Nella malattia e dei disordini del movimento di Parkinson, in generale, le analisi comportamentali sensibili e affidabili sono essenziali per testare nuove potenziali terapie. Qui, descriviamo una batteria gestibile di prove sensomotorie per i topi che sono sensibili a vari gradi di lesioni al sistema nigrostriatal e utile per gli studi preclinici.
Misure sensibile ed affidabile di outcome comportamentali sono essenziali per la valutazione dei potenziali trattamenti terapeutici in studi preclinici per molte malattie neurodegenerative. Nella malattia di Parkinson, sensomotorio test sensibili a vari gradi di disfunzione nigrostriatal sono fondamentali per testare l'efficacia di potenziali terapie. Esistono misure sensorimotorie affidabili e abbastanza elegante per i ratti, tuttavia molti di questi test misura sensomotoria asimmetria all'interno del ratto e non sono del tutto adatti per i più recenti modelli genetici murini di PD. Abbiamo messo insieme una serie di test sensomotorie ispirate ai test sensibili nei ratti e adattato per topi. La batteria prova evidenziata in questo studio è scelto per a) la sua sensibilità in un'ampia varietà di modelli murini di PD, b) la sua facilità nell'attuazione in uno studio, ec) il suo basso costo. Questi test hanno dimostrato utile per caratterizzare nuovi modelli genetici murini di PD e nella sperimentazione pentolaziale terapie modificanti la malattia.
Malattia di Parkinson (PD) è una malattia neurodegenerativa debilitante principalmente caratterizzata dalla progressiva perdita di neuroni dopaminergici nella substantia nigra e lo sviluppo di inclusioni corpo di Lewy nei sistemi centrali e periferici. I pazienti che soffrono di menomazioni sensomotorie, comprendente bradicinesia, tremore, rigidità e instabilità posturale che peggiorare nel tempo. Anche se rare, le forme familiari di malattia scoperti nel corso degli ultimi 15 anni hanno portato alla identificazione di nuovi bersagli importanti per i potenziali terapeutica modificanti la malattia. Le mutazioni in geni che codificano per alfa-sinucleina, parkin, DJ-1, LRRK2, e ATP13A2 tra gli altri segnano lo sviluppo di una nuova "generazione" di modelli animali di PD, modelli genetici del mouse.
Esistono ottime misure comportamentali non indotte da farmaci per l'unilaterale 6-idrossidopamina (6-OHDA) modello di ratto ampiamente studiato di PD. Questi includono i test per l'uso degli arti-asimmetria, movimentoiniziazione, negligenza somatosensoriale, che raggiungono le abilità, e più recentemente vocalizzazioni ultrasoniche 1-6. Questi test sono sensibili a vari gradi di dopamina nigrostriatale perdita neurone e sono stati ampiamente utilizzati per valutare l'efficacia di vari tipi di potenziale terapeutica 7-11. Tuttavia, con i modelli genetici del mouse non c'è un chiaro consenso sulle migliori prove di senso-motorie di utilizzare o il numero da usare. Questo è problematico quando caratterizzare un nuovo modello genetico del mouse, in studi preclinici, e quando si cerca di fare confronti tra i modelli. Negli ultimi dieci anni abbiamo lavorato per mettere insieme una serie di test sensomotorie per topi simili a quello che è stato utilizzato con successo nei ratti. Le prove descritte in questo articolo sono stati utilizzati per contribuire a caratterizzare numerosi modelli genetici murini di PD e sono attualmente in uso in studi preclinici test romanzo potenzialità terapeutica 12.
I test più comuni utilizzanod per valutare la funzione motoria in topi sono l'attività in campo aperto e il test rotarod di coordinamento 13. Anche se entrambe le prove sono automatizzate, relativamente facile da usare e fornire informazioni sulla funzione sensomotoria, spesso manca la sensibilità necessaria per rilevare alterazioni sottili nel sistema della dopamina nigrostriatal. Ad esempio, parkin topi deficienti con alterazioni sottili in funzione della dopamina non visualizzano accantonamenti del rotarod ma fanno di visualizzazione menomazioni motorie in un test impegnativo fascio 14. Inoltre, i topi trattati con dosi moderate di neurotossina 1-metil-4-fenil-1 ,2,3,6-tetraidropiridina (MPTP) non mostrano menomazioni sulla rotarod ma non hanno significative alterazioni dell'andatura e svalutazioni su un inverted Test della griglia 15. Pertanto, gli studi che utilizzano solo la rotarod per la valutazione fenotipica possono mancare menomazioni più sottili. Un approccio ottimale, a nostro avviso, per la caratterizzazione del comportamento è quella che comprende una batteria di test che sono sensibili a diversi aspetti della funzione sensoriale e motoria, e cambiamenti sottili in funzione dei gangli della base 13-15. Qui si descrive come misurare e analizzare la funzione sensomotoria sul topo, utilizzando un fascio di prova impegnativo attraversamento, un test di attività spontanea nel cilindro, e una risposta al test di stimoli sensoriali.
Nel presente studio si mostra come eseguire ed analizzare tre prove utili della funzione sensomotoria nei topi. Questi includono il fascio impegnativo, attività spontanea nel cilindro, e la risposta a stimoli sensoriali (rimozione adesivo). Questi test sono stati scelti per i seguenti motivi 1) e altri hanno trovato loro di essere molto sensibile a vari gradi di disfunzione dopaminergica nigrostriatal in modelli murini genetici 14,16-18, 2) è necessaria solo un breve periodo di formazione per il pestone ed il trattamento per la risposta a stimoli sensoriali prove e una volta addestrati i saggi possono essere eseguite in una sessione di test, e 3) il prezzo delle attrezzature necessarie per eseguire i test è piuttosto basso rispetto all'acquisto di attrezzature più automatizzata, ad esempio il rotarod e aperto camere di campo.
Il test beam impegnativo non è solo utile a rilevare le prestazioni del motore e deficit di coordinamento in modelli genetici murini di PD, ma è utile anche ion scoprendo menomazioni nei topi 1-metil-4-fenil-1 ,2,3,6-tetraidropiridina trattati e 6-idrossidopamina-trattato e noradrenalina topi deficienti 19, 23-25. Inoltre, troviamo il fascio impegnativo per essere meno influenzato dal peso corporeo rispetto ad altri test di prestazione del motore e di coordinamento (rotarod e test di palo). Ciò è particolarmente utile quando si lavora con i topi di sesso maschile di età che possono pesare fino a 50 grammi +. Simile alla trave, alterazioni dell'attività spontanea vengono osservati in modo affidabile Parkin knockout, PQ311X, Thy1-asyn, Pitx3-afachia, e LRRK2 topi 14, 16-18, 26. Il test di rimozione adesivo è anche sensibile alle manipolazioni genetiche tra Parkin knockout, parkin Q311X, Thy1-ASYN, e DJ-1 knockout mutazioni nei topi 14,16, 17, 22. Nel topo 6-idrossidopamina-trattato unilaterale il test di rimozione adesivo viene eseguita in modo simile a come è tipicamente fatto con i ratti 1,2. L'etichetta adesiva è posto su ogni zampa anteriore usandouna pinza e il tempo per rimuovere l'etichetta viene registrato. Abbiamo scoperto che i topi 6-hyrdoxydopamine-trattati potranno rimuovere l'etichetta dalla arto non interessato prima di rimuovere l'etichetta sulla parte colpita 19.
Questa batteria test è facile da implementare nell'invecchiamento studi utilizzando trattamenti cronici ma è anche facile da utilizzare in studi farmacologici. Una volta che gli animali sono addestrati e pronti per testare una stazione di prova per ciascun test può essere impostato. Gli animali vengono poi eseguite nello stesso ordine in ciascuna prova. Il farmaco di interesse può essere somministrata una volta e il picco di concentrazione farmaco desiderato viene raggiunto ogni topo può essere testato sulla trave e poi trasferito al cilindro per tre minuti e poi al test di rimozione dell'adesivo. Abbiamo trovato questa strategia per lavorare bene durante il test diversi agonisti della dopamina nei topi 18, 21. Sia il fascio e test di rimozione adesivi sono suscettibili di ripetute prove, tuttavia l'attività spontanea nel cilindro è influenzata da ripetute testing con conseguente ridotta attività nel tempo 16. A seconda di come robusto il deficit è nel topo si può ancora essere in grado di rilevare le differenze con ripetute prove nel cilindro 16. In generale, l'assuefazione e la ridotta attività si osserva appena la seconda esposizione al cilindro però, scopriamo che siamo in grado di ottenere i livelli di attività sufficienti quando si corre la prova di attività spontanea subito dopo l'attraversamento del fascio in studi farmacologici 18,21. Il numero di sessioni di test attività spontanea di includere in uno studio sarà dipendente ceppo di topo (alcuni sono decisamente più attivi di altri) e la durata del trattamento. Nei nostri studi farmacologici in mouse su un C57BL misto / 6 X sfondo DBA abbiamo misurato l'attività tra 2-4 volte e le sessioni di test sono stati separati di una settimana 21.
I test su fascio e cilindro hanno bisogno di analisi post-test di comportamenti videoregistrati. Per questo aspetto dell'analisi essaè particolarmente importante avere raters che sono cieco alle condizioni sperimentali. Quando ci alleniamo nuovi valutatori in laboratorio abbiamo il punteggio comportamento persona su videocassette precedentemente analizzati da un esperto valutatore dal laboratorio. I criteri sono spiegati e mostrati al nuovo rater e quindi la persona comincia a segnare i nastri precedentemente analizzati per conto proprio. I punteggi vengono poi confrontati con l'esperto 'rating. La persona non è consentito di nuovi dati sulla frequenza fino a quando sono entro 95-98% precisione dell'esperto. Tutti i dati sono poi casualmente spot-controllato per la precisione da un esperto valutatore.
La batteria di test descritti in questo studio è stato progettato per valutare la funzione sensomotoria nei topi. Tuttavia, ogni volta che caratterizzano un modello murino di malattia romanzo è sempre importante fare un esame di base dell'animale pure. Peso corporeo e la temperatura devono essere monitorati durante test ed eventuali comportamenti anomali da notare, come la rimozione di vibrisse o clasping di quelle posteriori quando viene raccolto per la coda. Valutazione neurologica di base sono descritte altrove in dettaglio 27-29.
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è finanziato dal NIH / NINDS NS07722-01 e il Centro Famiglia di Gardner per la malattia di Parkinson e disturbi del movimento.
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) |