Kinematische Ganganalyse in der Sagittalebene liefert präzise Informationen über wie Bewegung ausgeführt wird. Wir beschreiben die Anwendung dieser Techniken, Gang Defizite für Mäuse ausgesetzt Autoimmun-vermittelter Demyelinisierung zu identifizieren. Diese Methoden können auch verwendet werden, Gang Defizite für andere Maus-Modellen mit eingeschränkter Fortbewegung zu charakterisieren.
Kinematische Ganganalyse in der Sagittalebene wurde häufig verwendet, um motorische Defizite bei Multipler Sklerose (MS) zu charakterisieren. Wir beschreiben die Anwendung dieser Techniken, Gang Defizite in einem Mausmodell der MS, bekannt als experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) zu identifizieren. Lähmung und Motor Defizite bei Mäusen EAE ausgesetzt sind in der Regel anhand einer klinischen Bewertungen Skala. Dieser Größenordnung führt jedoch nur ordinale Daten wenig Informationen über die genaue Art der motorischen Defizite. EAE Krankheitschwierigkeit wurde auch durch Rotarod Leistung bewertet stellt ein Maß für die allgemeine motorische Koordination. Im Gegensatz dazu erzeugt kinematische Ganganalyse der hinteren Extremität in der Sagittalebene höchst präzise Informationen darüber, wie die Bewegung beeinträchtigt ist. Um dieses Verfahren ausführen zu können, sind reflektierende Markierungen auf Hind Gliedmaßen, Beweglichkeit der Gelenke zu erkennen, während eine Maus auf einem Laufband Fuß gelegt. Bewegungsanalyse Software wird verwendet, um die Bewegung der Marker während des Gehens zu messen. Kinematische Gangartparameter werden dann aus den daraus resultierenden Daten abgeleitet. Wir zeigen, wie diese Gangartparameter verwendet werden können, beeinträchtigte Bewegungen der Hüfte, Knie und Knöchel Gelenke in EAE zu quantifizieren. Diese Techniken können verwendet werden, zum besseren Verständnis der Krankheitsmechanismen und identifizieren mögliche Behandlungen für MS und anderen neurodegenerativen Erkrankungen, die Mobilität zu beeinträchtigen.
Gang ist eine Reihe von sich wiederholenden Bewegungen der Gliedmaßen zur Fortbewegung zu erreichen. Gang besteht aus Schritt Zyklen, die in zwei Phasen unterteilt werden: die Standphase, was ist, wenn der Fuß auf dem Boden nach hinten bewegt, um treiben den Körper nach vorne; und die Schwungphase, wo der Fuß aus den Boden und bewegen nach vorne ist. Störungen des Gehens sind die typischen Merkmale der vielen neurodegenerativen Erkrankungen, wie z. B. Verletzungen des Rückenmarks (SCI), Multiple Sklerose (MS), Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Parkinson-Krankheit (PD) und Schlaganfall; präklinischen Nager-Modelle dieser Störungen rekapitulieren oft ihre jeweiligen Gangart Beeinträchtigungen1. Die grundlegende Kontrollmechanismen der Fortbewegung bei Mäusen wurden intensiv studiert2,3. Darüber hinaus gibt es Maus-Modellen von vielen menschlichen neurologische Störungen4. Ganganalyse bei Mäusen ist daher ein attraktiver Ansatz, mehrere Aspekte der motorischen Defizite zu messen, die anatomische Korrelate bekannt haben. Die Studie des Gehens in Mausmodellen kann Einblicke in die neuropathologische Grundlagen der motorischen Defizite bei neurodegenerativen Erkrankungen und ermöglicht die Identifizierung von möglichen Behandlungen.
Einige Techniken, die zur Messung der Gangart bei Nagetieren gehören Sichtprüfung (z.B., Basso Maus Maßstab5 und Freiland Test6) und Analyse der Gang von der ventralen Flugzeug-7. Methoden zur Sagittalebene Kinematik der Megalosauridae Bewegungen Messen haben vor kurzem Popularität gewonnen, weil sie mehr über die Ausführung der Bewegung Informationen und sind daher empfindlicher auf subtile Veränderungen in Gang8, 9 , 10 , 11. kinematische Techniken entwickelt, um die Megalosauridae Bewegung in der Sagittalebene studieren beim gehen auf einem Laufband-9,–12 wurden im Rahmen des SCI, ALS, kortikale traumatische Verletzungen, Schlaganfall, ausgiebig untersucht und Chorea Huntington8,9,10,11,13,14,15,16. Im Gegensatz dazu haben diese Techniken eingeschränkte Nutzung in der Studie der motorischen Defizite für Maus-Modellen von Multipler Sklerose17gesehen.
Experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) ist die am häufigsten verwendeten Mausmodell der MS18. Die zwei wichtigsten Methoden des Verursachens EAE erfolgt über aktive oder passive Impfung. In aktive EAE sind Mäuse mit Myelin Antigene, verursachen autoreaktiven T-Zell-vermittelten Neuroinflammation und Demyelinisierung im Rückenmark und Kleinhirn immunisiert. Passive EAE, wird auf der anderen Seite durch Übertragung von autoreaktiven T-Zellen von einer Maus mit aktive EAE auf einen naiven Maus19induziert. Wie an anderer Stelle beschrieben, den Krankheitsverlauf und Neuropathologie sind beeinflusst durch das zentrale Nervensystem (ZNS) Antigen und Maus belasten20,21,22,23,24 ,25. Bei der EAE Experimente sind Kontrollmäusen komplette Freund des Adjuvans (CFA) ohne das Myelin-Antigen gespritzt. EAE zeichnet sich durch aufsteigende Lähmungen, die beginnt mit Schweif Schwäche und kann potentiell die Vorderbeine mit Ataxie und Lähmung20führt. Wir haben vor kurzem Gang Änderungen bei C57Bl/6 Mäusen unterworfen Myelin Oligodendrozyt Glykoprotein 35-55 (MOG35-55) gekennzeichnet-induzierte EAE. Diese Studien haben gezeigt, dass Ganganalyse als klassische Verhaltensanalyse überlegen sein, denn Abweichungen vom normalen Knöchel Bewegung mit dem Grad der weißen Substanz-Verlust in der Lendenwirbelsäule Rückenmark von EAE Mäusen26stark korreliert sind. Im Gegensatz dazu war die Stärke der Korrelation zwischen weißen Substanz-Verlust und zwei andere traditionelle Verhaltensmaßnahmen (klinische scoring und Rotarod) viel schwächeren26.
Wir beschreiben hier die Verwendung von kinematischen Ganganalyse, Bewegung Defizite in der Sagittalebene von EAE Mäusen gehen auf einem Laufband zu erkennen. Fünf reflektierende Markierungen wurden auf eine Megalosauridae Bewegung der Hüfte, Knie und Sprunggelenke in High-Speed-Videoaufnahmen identifizieren gesetzt. Bewegungsanalyse Software wurde verwendet, um kinematische Daten über gemeinsame Ausflüge zu extrahieren. Das Dienstprogramm dieser Techniken zu quantifizieren, Bewegung Defizite für das MOG-35-55 -Modell der EAE werden diskutiert. Diese Techniken sind auch für das Studium der Gangart Defizite in anderen Maus-Modellen von neurodegenerativen Erkrankungen.
Bei Mäusen mit EAE die zwei am häufigsten verwendeten Methoden zur Messung der motorischen Defizite sind klinische Bewertung und Latenz von einer Rotarod27,28fallen. Diese Techniken haben einige Einschränkungen. Obwohl praktisch und weit verbreitet, beschränkt klinische Bewertung durch nachgeben nur ordinale Daten, was bedeutet, dass das Ausmaß der Unterschiede zwischen klinischen Resultate sind nicht bekannt. Klinische Bewertung leidet auch nicht in der Lag…
The authors have nothing to disclose.
Wir würden gerne Sid Chedrawe für seine technische Unterstützung bei Dreharbeiten zu bestätigen. Diese Arbeit wurde unterstützt durch die Finanzierung von der MS Society of Canada (EGID 2983).
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 |