MOG35-55를 받게 하는 C57BL/6 쥐에 화살 평면 운동학 걸음 걸이 분석 실험적인 자기 면역 뇌 유발
Summary
화살 비행기에서 운동학 걸음 걸이 분석 운동 실행 하는 방법에 대 한 매우 정확한 정보를 생성 합니다. 우리는 중재 면역 demyelination 대상이 쥐에 대 한 걸음 걸이 적자를 식별 하기 위해 이러한 기술의 응용 프로그램을 설명 합니다. 이러한 방법은 다른 마우스 모델을 갖춘 장애인된 운동에 대 한 걸음 걸이 적자 하 사용할 수 있습니다.
Abstract
화살 비행기에서 운동학 걸음 걸이 분석 여러 경화 증 (MS)에서 모터 적자 하 자주 사용 되었습니다. 우리는 실험적인 자기 면역 뇌 (EAE)로 알려진 MS의 마우스 모델에서 걸음 걸이 적자를 식별 하기 위해 이러한 기술의 응용 프로그램을 설명 합니다. EAE를 받게 하는 쥐에 있는 마비 및 모터 적자는 일반적으로 임상 점수 규모를 사용 하 여 평가 됩니다. 그러나,이 규모는 모터 적자의 정확한 본질에 대 한 약간의 정보를 제공 하 서 수 데이터를 생성 합니다. EAE 질병 심각도 rotarod 성능, 일반 모터 조정의 측정을 제공 하 여 평가 했다. 대조적으로, 화살 비행기에서 뒷 다리의 운동학 걸음 걸이 분석 방법 움직임은 장애인에 대 한 매우 정확한 정보를 생성 합니다. 이 절차를 수행 하려면 반사 마커 마우스는 디딜 방 아에 걷는 동안 공동 움직임을 감지 하는 후방 다리에 배치 됩니다. 동작 분석 소프트웨어는 산책 하는 동안 마커의 움직임을 측정 하는 데 사용 됩니다. 운동학 걸음 걸이 매개 변수는 다음 결과 데이터에서 파생 됩니다. 우리는 어떻게 이러한 걸음 걸이 매개 EAE의 엉덩이, 무릎, 그리고 발목 관절의 장애인된 운동 척도를 사용할 수 있습니다 보여줍니다. 이러한 기술은 질병 메커니즘을 이해 하 고 MS와 기동성 손상 다른 신경 퇴행 성 질환에 대 한 잠재적인 치료 식별을 사용할 수 있습니다.
Introduction
걸음 걸이 운동을 달성 하는 데 사용 하는 팔 다리의 반복적인 움직임의 시리즈 이다. 걸음 걸이 두 단계로 분할 되는 단계 사이클 구성: 발 이동 거꾸로 바닥에 시체 전달; 추진 때 자세 단계 그리고 발 지상과 이동 전달 꺼져 스윙 단계. 걸음 걸이의 소요는 척수 상해 (SCI), 다 발성 경화 증 (MS), 루 경화 증 (ALS), 파 킨 슨 병 (PD), 및 뇌졸중; 등 많은 신경 퇴행 성 질환의 특징 기능 이러한 장애의 임상 설치류 모델은 종종 그들의 각각 걸음 걸이 장애1정리. 쥐에 있는 운동의 기본 제어 메커니즘 집중적으로 공부2,3되었습니다. 또한, 많은 인간의 신경 장애4의 마우스 모델 있다. 마우스에 걸음 걸이 분석 따라서 해 부 관계가 알려진 모터 적자의 여러 측면을 측정 하는 매력적인 접근 이다. 마우스 모델에서 걸음 걸이의 연구는 운동 신경 장애, 적자의 neuropathological 기지에 대 한 통찰력을 제공 하 고 잠재적인 치료의 식별을 가능 하 게 수 있습니다.
설치류에서 걸음 걸이 측정 하는 데 사용 된 몇 가지 기술이 포함 (예를 들어, 바소 마우스 규모5 및 오픈 필드 테스트6) 육안 검사 및 복 부 비행기7에서 보 행의 분석. 더 최근에, 화살 평면 운동학 hindlimb 움직임을 측정 하는 방법 때문에 그들은 이동의 실행에 대 한 자세한 정보를 제공 하 고 따라서 걸음 걸이8, 에 있는 미묘한 변화에 더 민감합니다 인기 얻고 있다 9 , 10 , 11. 디딜 방 아9,12 에 걷고 있는 동안 화살 비행기에서 hindlimb 운동 연구 개발 기구학 기술을 광범위 하 게 과학, ALS, 외상 성 대뇌 피 질의 부상, 뇌졸중의 맥락에서 연구 하 고 헌팅턴 병8,9,10,11,13,14,,1516. 반면, 이러한 기술을 다 발성 경화 증17의 마우스 모델에 대 한 운전 적자의 연구에서 제한 된 사용을 보았다.
실험적인 자기 면역 뇌 (EAE) MS18의 가장 일반적으로 사용 되 마우스 모델 이다. EAE 유도의 두 가지 주요 방법을 통해 활성 또는 수동 접종 이다. 활성 EAE 마우스와 수 초 항, 일으키는 autoreactive T 세포 중재 neuroinflammation demyelination 척수와 소 뇌에 접종 됩니다. 다른 한편으로, 수동 EAE 순진한 마우스19autoreactive T 세포 활성 EAE 가진 쥐에서 전송 하 여 유도 된다. 중앙 신경 조직 (CNS) 항 원에 의해 질병 과정 및 neuropathology 영향을 다른 곳에서 설명 된 대로 및 마우스 스트레인20,,2122,23,24 ,25. EAE 실험, 통제 쥐 수 초 항 원 없이 완전 한 Freund의 보조 (CFA)와 주입 됩니다. EAE 오름차순 마비 꼬리 약점으로 시작 하는 앞 발을 포함 잠재적으로 수 여 증 및 마비20인 특징 이다. 우리는 최근 myelin oligodendrocyte 당단백질 35-55 (MOG35-55)를 받게 하는 C57Bl/6 마우스의 걸음 걸이 변화를 특징-EAE를 유도. 이러한 연구 걸음 걸이 분석을 정상적인 발목 운동에서 편차는 매우 EAE 쥐26의 요 추 척수의 백 질 손실의 정도 연관 때문에 클래식 행동 분석 보다 우수한 것으로 나타났습니다. 대조적으로, 백색 질 손실 및 2 개의 다른 전통적인 행동 조치 (임상 점수 및 rotarod) 간의 상관 관계의 강도 훨씬 약한26했다.
우리 여기 EAE 마우스는 디딜 방 아에 걷는의 화살 평면에서 운동 적자를 검출 하기 위하여 운동학 걸음 걸이 분석의 사용을 설명 합니다. 5 반사 마커 엉덩이, 무릎, 그리고 고속 비디오 녹화에서 발목 관절의 움직임을 식별 하기 위해 hindlimb에 배치 했다. 동작 분석 소프트웨어 공동 여행에 대 한 운동학 적 데이터 추출에 사용 되었다. 이러한 기술 운동 적자 EAE의 MOG35-55 모델에 대 한 계량에 유틸리티는 설명 합니다. 이 기술은 또한 신경 장애의 다른 마우스 모델에서 걸음 걸이 적자의 연구에 적용 됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
EAE 가진 쥐, 모터 적자를 측정의 두 가지 가장 일반적인 방법 임상 점수 이며 rotarod27,28에서 대기 시간을가. 이 기술은 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 하지만 편리 하 고 널리 사용 되, 임상 점수 의미는 임상 점수 차이의 크기는 알려져 있지 않습니다만 서 수 수준 데이터를 생성 하 여 제한 됩니다. 임상 점수 또한 모터 적자의 본질에 대 한 정확한 정보?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 촬영 된 그의 기술 지원에 대 한 Sid Chedrawe를 인정 하 고 싶습니다. 이 작품 MS 학회 캐나다 (EGID 2983)에서 자금을 지원 했다.
Materials
| Camera | Nikon | Nikon D750 | Used to film the video |
| Reflective tape | B&L Engineering | MKR-Tape-2 | |
| Fine scissors | Fine Science Tools | 15023-10 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | |
| Glue gun | Craftsmart | E231647 | |
| scalpel handle #4 | Roboz | R5-9884 | |
| Scalpel Blade No.10 | Feather | 2020-12 | |
| C57BL/6 mice | Charles River Laboratories | ||
| Anesthetic machine | EZ Anesthesia | EZ-AF9000 Auto Flow System | |
| Recirculating water heating blanket | Androit | HTP-1500 | |
| topical eye lubricant | Refresh | DIN00210889 | |
| Shaver | Oster | 78997-010 | |
| High speed camera | Fastec | Fastec IL3-100 | |
| High power light | Smith Victor Corporation | Model 700 SG (600 Watt quartz light, 120 Volts) | |
| Light Stand | Promaster | LS1 | |
| Treadmill | Custom built at the Zoological Institute, University of Cologne | ||
| Microsoft Excel 2016 | Microsoft | Version 2016 | |
| KinemaJ | Nicolas Stifani | This is a script generated for use with ImageJ | |
| KinemaR | Nicolas Stifani | This is a script generated for use with Rstudio | |
| Vicon Motus | Vicon Motus | Version 9.00 | |
| GraphPad Prism | GraphPad | Version 6.00 | |
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