Gedrags evaluaties van spontane voortbewegen in een lymfkliertest MPTP-geïnduceerde ziekte Parkinson's Model
概要
We beschrijven de oprichting van een lymfkliertest model voor de ziekte van Parkinson met behulp van MPTP en gedrags evaluaties met behulp van cilinder en open veldproeven voor het meten van de motorische functie. We gebruiken dan levodopa een voorbeeldfunctie te laten zien hoe dit model in de studie van PD drugs van toepassing.
Abstract
De ziekte van Parkinson (PD) is een gemeenschappelijk neurodegeneratieve stoornis ziekte, veroorzaakt het verschijnsel schudden, stijfheid en traagheid van beweging en dementie. 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) kan leiden tot bepaalde Parkinson-achtige symptomen door het vernietigen van de Dopaminerge neuronen in de substantia nigra van de hersenen. Het is dus gebruikt om PD modellen in verschillende dierstudies. Hier, muizen ontvangen MPTP injecties (20 mg/kg/dag) voor zeven dagen en de gedragsmatige tests worden uitgevoerd op de achtste dag. Dit model is efficiënt in de studie van PD aangepast. Hier de gedrags tests omvatten de cilinder en de veldtest van het open. Het experiment van de cilinder wordt gebruikt voor het detecteren van de dieren kunnen heffen hun voorste poten waarop in een andere omgeving gebracht. Als de PD model muizen Toon overkoepelende — de muis bogen zijn rug — het aantal paw liftings daling. Deze test is eenvoudig uit te voeren. Het open veldtest wordt gebruikt voor het detecteren van de hoeveelheid tijd dat de muizen op hardlopen, wandelen, en resterende immobiel. Wij analyseren van dieren bewegingen in open veld met behulp van software en gegevens te verkrijgen. Tot slot, we gebruiken levodopa, een van de meest gebruikte PD drugs, als een voorbeeld om te tonen hoe toe te passen van dit model op de studie van PD drugs. Onze resultaten wijzen erop dat MPTP neurotoxiciteit induceert motor tekort, die kan worden verzacht door levodopa.
Introduction
De ziekte van Parkinson (PD), een van de meest voorkomende ziekten onder oudere personen, is een lange termijn neurodegeneratieve stoornis1. Patiënten weergeven altijd het fenomeen schudden, stijfheid en traagheid van beweging en dementie die over tijd2verergeren. Andere symptomen zoals zintuiglijke, zijn slaap, en emotionele problemen ook vaak waargenomen2. De oorzaak van PD is nog onduidelijk, maar het is algemeen aangenomen dat zowel genetische en ecologische factoren, die leiden verlies van de Dopaminerge neuronen in de substantia nigra3, en ontwikkeling van Lewy organen en Lewy neurites in verschillende regio’s van tot de hersenen4.
Tussen de studies van PD, wordt 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)5 wijd aangepast in het herscheppen van sommige symptomen PD in experimentele modellen. In 1984 vond Langston et al. eerst dat injecties van MPTP in doodshoofdaapjes in parkinsonisme6 resulteerde. Hoewel de MPTP knaagdier model niet de aanwezigheid van Lewy lichamen, oftewel de biomerker voor PD toont, veroorzaakt MPTP Parkinson-achtige symptomen door het vernietigen van de Dopaminerge neuronen in de substantia nigra van de hersenen-7. In vergelijking met andere drugs-model voor PD zoals die geïnduceerd door 6-hydroxydopamine (6-OHDA)8 en 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP +)9, injectie van MPTP is gemakkelijk uit te voeren en het MPTP-model kost minder tijd. Muizen ontvangen MPTP injecties (20-30 mg/kg/dag) voor zeven dagen, en de gedragsmatige tests worden uitgevoerd op de achtste dag10.
Het open veld test11 werd eerst ontwikkeld door Calvin S. Hall, een Amerikaanse12. In verschillende studies, worden verschillende soorten gedrag getest. In onderzoek dat zich op Parkinson ziekten richt, gedrag zoals motoriek activiteiten en de snelheid van voortbewegen worden getest om te zien als invloed van het dier mogelijkheid te bewegen. Vergeleken met andere methoden gebruikt voor het testen van de oprichting van PD dieren, open veldtest is eenvoudig uit te voeren omdat de apparatuur die nodig eenvoudig is, en prototyping en data analysesoftware (b.v., MATLAB, Excel) kan worden gebruikt om gemakkelijk te verzamelen en grafiek de gegevens. Ook is de variatiecoëfficiënt relatief klein13, wat betekent dat het resultaat van open veldtest betrouwbaar is. Een ander voordeel ten opzichte van andere methoden is dat de gedragingen die zijn opgenomen in dit experiment gemakkelijk zijn te onderscheiden; de muizen kunnen lopen, wandelen of stilstaat. Meestal kan de open veldtest op knaagdieren worden gebruikt wanneer de onderzoeker moet evalueren de certificaathouder mobiliteit.
De cilinder-test is een afkorting voor de test van asymmetrische gebruik van de voorpoten. Bij deze test eerst ontworpen is, werd gebruikt om te testen het asymmetrische gebruik van de rat voorpoten14. Hier, gebruiken we deze test om te analyseren van het dier kunnen strekken en zowel van haar voorpoten te gebruiken om nieuwe omgeving te verkennen. Wanneer de substantia nigra en de corpus striatum zijn beschadigd door de MPTP in de hersenen, het dier heeft de neiging om de boog zijn rug en wordt minder waarschijnlijk te strekken en de onbekende omgeving verkennen. Deze test is eenvoudig uit te voeren en een voorlopige resultaten kan geven. Echter heeft deze test hoge interne variabiliteit, dus het algemeen met samen met andere gedrag-experimenten gebruikt wordt.
Nemen van levodopa, die ook bekend staat als levodopa of L-3,4-dihydroxyphenylalanine, is een gemeenschappelijke manier om de ziekte van Parkinson te behandelen aangezien één oorzaak van PD is de daling van dopamine in de. Levodopa is de voorloper van dopamine. Maar in tegenstelling tot dopamine, kan het de bloed – hersen barrière, wat betekent dat het zal efficiënter zijn bij het vergroten van de concentratie van dopamine in de hersenen gebied cross. Nadat het kruist de bloed – hersen barrière, wordt levodopa omgezet in dopamine door L-amino acid decarboxylase15.
Hier beschrijven we de meting en analyse van motor functie in MPTP-induced-PD model muizen met behulp van een cilinder test14 en een gemodificeerde open veldtest. Wij beheren levodopa een voorbeeldfunctie te laten zien hoe dit model in de studie van PD drugs van toepassing. Onze resultaten wijzen erop dat MPTP induceert motor tekort, die kan worden verzacht door levodopa.
Protocol
Representative Results
Discussion
Als gevolg van de vernietiging van de Dopaminerge neuronen in de substantia nigra van de hersenen veroorzaakt MPTP Parkinson-achtige symptomen in muizen7. Levodopa is de meest aangewezen geneesmiddel voor PD ooit sinds het klinische gebruik ervan, omdat het helpt bij het handhaven van de normale dagelijkse activiteiten bij patiënten met PD, met effectieve onderdrukking van motor afwijkingen, met inbegrip van de Akinesie en rigiditeit15. De muizen behandeld met MPTP toonde …
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ons werk wordt gefinancierd door Tianjin Undergraduate opleidingen voor innovatie en ondernemerschap (Grant nr. 63183004). Dit project werd gestart in de staat sleutel laboratorium voor geneeskrachtige chemische biologie Nankai Universiteit. De auteurs verklaren dat er geen conflicten van belangen.
Materials
| 70% Ethanol | Ruiboxing Company | RBX-64175 | |
| Camera | BASLER | acA645-100gm | |
| Cylinder test | Made in-house at Nankai University | N/A | |
| Excel | Microsoft | N/A | |
| Levodopa | Sigma-Aldrich | 72816 | |
| Matalb 2017a | Mathworks | N/A | |
| Mice | Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences | Balb/c | Adult female mice(10 weeks) |
| MPTP | Yuanye Biological Technology Company Ltd., Shanghai | S31504-500mg | |
| Open field test | Made in-house at Nankai University | N/A | |
| Syringe | Solelybio | S-xsgwz-w | Irrigation |
| Syringe | Jiangxi Fenglin Medical Application Co. | hc3824 | Intraperitoneal injection |
参考文献
- Dehay, B., Bourdenx, M., Gorry, P., Przedborski, S., Vila, M., Hunot, S., Singleton, A., Olanow, C. W., Merchant, K. M., Bezard, E. Targeting -synuclein for treatment of Parkinson’s disease: mechanistic and therapeutic considerations. Lancet Neurology. 14, 855-866 (2015).
- Weintraub, D., Comella, C., Horn, L., S, Parkinson’s disease – Part 1: Pathophysiology, symptoms, burden, diagnosis, and assessment. American Journal of Managed Care. 14, 40-48 (2008).
- Ismaiel, A. A., et al. Metformin, besides exhibiting strong in vivo anti-inflammatory properties, increases mptp-induced damage to the nigrostriatal dopaminergic system. Toxicology and Applied Pharmacology. , 19-30 (2016).
- Bayliss, J. A., et al. Ghrelin-AMPK signaling mediates the neuroprotective effects of calorie restriction in Parkinson’s disease. Journal of Neuroscience. 36, 3049-3063 (2016).
- Olanow, C. W., Stern, M. B., Sethi, K. The scientific and clinical basis for the treatment of Parkinson disease. Neurology. 72 (21 Supplement 4), (2009).
- Chiba, K., Trevor, A., Castagnoli, N. Metabolism of the neurotoxic tertiary amine, MPTP, by brain monoamine oxidase. Biochemical & Biophysical Research Communications. 120 (2), 574-578 (1984).
- Bakay, R. A., et al. Biochemical and behavioral correction of MPTP parkinson-like syndrome by fetal cell transplantation. Annals of the New York Academy of Sciences. 495 (1), 623-638 (2010).
- Kelly, P. H., Seviour, P. W., Iversen, S. D. Amphetamine and apomorphine responses in the rat following 6-OHDA lesions of the nucleus accumbenssepti and corpus striatum. Brain Research. 94 (3), 507-522 (1975).
- Langston, J. W., Irwin, I., Langston, E. B., Forno, L. S. 1-methyl-4-phenylpyridinium ion (MPP+): identification of a metabolite of MPTP, a toxin selective to the substantia nigra. Neuroscience Letters. 48 (1), 87-92 (1984).
- Katila, N., et al. Metformin lowers α-synuclein phosphorylation and upregulates neurotrophic factor in the MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Neuropharmacology. 125, (2017).
- Goldberg, N. R. S., Haack, A. K., Lim, N. S., Janson, O. K., Meshul, C. K. Dopaminergic and behavioral correlates of progressive lesioning of the nigrostriatal pathway with MPTP. 神経科学. 180, 256-271 (2011).
- Schwarting, R. K., Sedelis, M., Hofele, K., Auburger, G. W., Huston, J. P. Strain-dependent recovery of open-field behavior and striatal dopamine deficiency in the mouse MPTP model of Parkinson’s disease. Neurotoxicity Research. 1 (1), 41 (1999).
- Shiguang, S., et al. The open field test as a method for ethology in Kunming mice: test-retest reliability. Chinese Journal of Behavioral Medicine and Brain Science. 19 (12), 1093-1095 (2010).
- Roome, R. B., Vanderluit, J. L. Paw-Dragging: a Novel, Sensitive Analysis of the Mouse Cylinder Test. Journal of Visualized Experiments. (98), e52701 (2015).
- Cotzias, G. C., Van Woert, M. H., Schiffer, L. M. Aromatic amino acids and modification of Parkinsonism. New England Journal of Medicine. 282, 31-33 (1967).
- Cassady, J. C., Johnson, R. E. Cognitive test anxiety and academic performance. Contemporary Educational Psychology. 27 (2), 270-295 (2002).
- Rogalewski, A., et al. Semaphorin 6A improves functional recovery in conjunction with motor training after cerebral ischemia. Plos One. 5 (5), 0010737 (2010).
- Chen, W., Qiao, D., Liu, X., Shi, K. Treadmill exercise improves motor dysfunction and hyperactivity of the corticostriatal glutamatergic pathway in rats with 6-ohda-induced parkinson’s disease. Neural Plasticity. 2017, 2583910 (2018).
- Colas-Zelin, D., et al. The imposition of, but not the propensity for, social subordination impairs exploratory behaviors and general cognitive abilities. Behavioural Brain Research. 232 (1), 294-305 (2012).
- Spurney, C., et al. Preclinical drug trials in the mdx mouse: Assessment of reliable and sensitive outcome measures. Muscle Nerve. 39, 591-602 (2009).
- Valle, F. P. Effects of strain, sex, and illumination on open-field behavior of rats. American Journal of Psychology. 83, 103-111 (1970).
- Tatem, K. S., et al. Behavioral and Locomotor Measurements Using an Open Field Activity Monitoring System for Skeletal Muscle Diseases. Journal of Visualized Experiments. (91), e51785 (2014).
