Évaluations comportementales de Locomotion spontanée dans un modèle murin induite par le MPTP la maladie de Parkinson
概要
Nous décrivons la mise en place d’un modèle murin de la maladie de Parkinson à l’aide de MPTP et les évaluations comportementales à l’aide de bouteilles et des essais pour mesurer la fonction motrice. Nous utilisons ensuite la L-DOPA à titre d’exemple pour montrer comment appliquer ce modèle dans l’étude des drogues de PD.
Abstract
Maladie de Parkinson (MP) est une maladie courante de troubles neurodégénératifs, provoquant le phénomène des tremblements, la rigidité, la lenteur du mouvement et de la démence. 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) peut conduire à certains symptômes de Parkinson en détruisant certains neurones dans la substantia nigra du cerveau. Elle a été ainsi utilisée pour établir des modèles PD dans diverses études sur les animaux. Ici, souris reçoivent des injections de MPTP (20 mg/kg/jour) pendant sept jours et les tests comportements sont effectuées sur le huitième jour. Ce modèle est une adaptation efficace dans l’étude de PD. Les tests comportements ici comprennent le test du cylindre et le test de plein champ. L’expérience de la bouteille est utilisée pour détecter la capacité des animaux à lever leurs pattes avant fois mis dans un environnement différent. Comme le parti démocrate souris modèle show arquées — la souris arches le dos — le nombre de diminution de chargements de patte. Ce test est facile à exécuter. Le test de plein champ est utilisé pour détecter la quantité de temps que passent les souris sur la course, marche et restant immobile. Nous analysons les mouvements des animaux en plein champ à l’aide de logiciels et obtenir des données. Enfin, nous utilisons la L-DOPA, un des plus couramment drogues PD, à titre d’exemple pour montrer comment appliquer ce modèle à l’étude des drogues de PD. Nos résultats indiquent que la neurotoxicité MPTP induit un déficit moteur qui peut être atténué par la L-DOPA.
Introduction
La maladie de Parkinson (MP), une des maladies plus fréquentes chez les personnes âgées, en est une à long terme neurodegenerative disorder1. Les patients présentent toujours le phénomène des tremblements, la rigidité, la lenteur du mouvement et de la démence qui s’aggravent au fil du temps2. D’autres symptômes y compris sensorielle, sommeil et problèmes émotionnels sont aussi couramment observé2. La cause du Parkinson n’est pas encore claire, mais il est généralement admis d’impliquer des facteurs génétiques et environnementaux, qui induisent la perte des neurones dopaminergiques de la substantia nigra3et le développement du corps de Lewy et Lewy neurites dans diverses régions de la cerveau4.
Parmi les études de PD, 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)5 est adapté largement à recréer certains symptômes de PD sur des modèles expérimentaux. En 1984, Langston et coll. a tout d’abord constaté que des injections de MPTP chez des singes écureuils produisaient parkinsonisme6. Bien que le modèle de rongeur MPTP ne montre pas la présence de corps de Lewy, qui est le biomarqueur de PD, PFMP provoque symptômes de Parkinson en détruisant certains neurones dans la substantia nigra du cerveau7. Comparé à autre modèle de drogue pour PD telles que celles induites par la 6-hydroxydopamine (6-OHDA)8 et 1-méthyl-4-phénylpyridinium (MPP +)9, injection du MPTP est facile à exécuter et le modèle MPTP prend moins de temps. Souris reçoivent des injections de MPTP (20 à 30 mg/kg/jour) pour sept jours et les tests comportements sont exécutés sur le huitième jour10.
Le test de plein champ11 a été développé par Calvin S. Hall, un américain de12. Dans diverses études, différents types de comportements sont testés. Dans la recherche qui met l’accent sur les maladies de Parkinson, des comportements comme activités de locomotion et la vitesse de locomotion sont testées pour vérifier si la capacité de l’animal de se déplacer est concernée. Par rapport aux autres méthodes utilisées pour tester la mise en place des animaux de PD, test de terrain dégagé est facile à réaliser car le matériel nécessaire est simple, et prototypage et données logiciels d’analyse (p. ex., MATLAB, Excel) peut être utilisé pour collecter et graphique facilement le données. En outre, le coefficient de variation est relativement faible13, ce qui signifie que le résultat de test de terrain dégagé est fiable. Un autre avantage sur les autres méthodes, c’est que les comportements inclus dans cette expérience sont faciles à distinguer ; les souris peuvent être en cours d’exécution, la marche ou immobile. Généralement le test de plein champ peut être utilisé sur les rongeurs lorsque le chercheur doit évaluer la mobilité du sujet.
Le test du cylindre est aussi appelé le test d’utilisation asymétrique des membres antérieurs. Lorsque ce test a été conçu tout d’abord, il a été utilisé pour tester l’utilisation asymétrique de ses pattes avant14 de la rat. Ici, nous utilisons cet essai pour analyser la capacité de l’animal à s’étirer et à utiliser à la fois de ses pattes avant pour explorer de nouveaux environnements. Lorsque la substantia nigra et corpus striatum sont endommagées par le MPTP dans le cerveau, l’animal a tendance à cambrer son dos et devienne moins enclins à s’étirer et explorer le milieu inconnu. Ce test est facile à exécuter et peut donner un résultat préliminaire. Toutefois, ce test a une variabilité interne élevée, elle est généralement utilisée avec ainsi que d’autres expériences de comportement.
Prise de L-DOPA, qui est également connu comme la lévodopa ou L-3, 4-dihydroxyphénylalanine, est un moyen courant pour traiter la maladie de Parkinson depuis une des causes du PD sont la diminution de la dopamine dans le. L-DOPA est le précurseur de la dopamine. Mais contrairement à la dopamine, il peut traverser la barrière hémato – encéphalique, ce qui signifie qu’il sera plus efficace en augmentant la concentration de dopamine dans la région du cerveau. Après qu’il franchit la barrière hémato – encéphalique, L-DOPA est convertie en dopamine par L-amino-acide décarboxylase15.
Here we describe the measurement and analysis of motor function in MPTP-induced-PD model mice using a cylinder test14 and a modified open field test. Nous administrons la L-DOPA à titre d’exemple pour montrer comment appliquer ce modèle dans l’étude des drogues de PD. Nos résultats indiquent que les PFMP induit un déficit moteur qui peut être atténué par la L-DOPA.
Protocol
Representative Results
Discussion
En raison de la destruction des neurones dopaminergiques dans la substantia nigra du cerveau, PFMP provoque des symptômes de Parkinson-comme chez souris7. L-DOPA est la drogue préférée pour PD depuis son utilisation clinique, car elle contribue à maintenir les activités quotidiennes normales chez les patients atteints de la MP, avec la suppression efficace des anomalies moteurs dont la rigidité et l’akinésie15. Les souris traitées avec PFMP montré des déficienc…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Notre travail est financé par les programmes de formation de premier cycle Tianjin pour l’Innovation et l’entrepreneuriat (Grant no 63183004). Ce projet a été lancé dans l’état clé laboratoire de médicaments biologie chimique à l’Université de Nankai. Les auteurs déclarent qu’il n’y a aucun conflit d’intérêts.
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).
