概要

הערכות התנהגותיות של גפיים ספונטנית במודל מאתר MPTP-induced מחלת פרקינסון

Published: January 07, 2019
doi:

概要

אנו מתארים הקמת מודל מאתר מחלת פרקינסון באמצעות MPTP, הערכות התנהגותיות באמצעות גליל ובדיקות שדה פתוח כדי למדוד המוטורית. ואז נשתמש בסדר גמור. בתור דוגמה אחת להראות כיצד ליישם את מודל זה במחקר של משטרת הסמים

Abstract

מחלת פרקינסון (PD) היא מחלה הפרעה ניווניות נפוצה, גורמת התופעה של טלטול, נוקשות, איטיות תנועה של דמנציה. 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) יכול להוביל כמה תסמינים כמו פרקינסון על ידי השמדת נוירונים דופאמין ב הסובסטנציה ניגרה של המוח. זה שימש ובכך ליצור מודלים PD במחקרים שנעשו בבעלי חיים שונים. . הנה, עכברים לקבל זריקות MPTP (20 מ”ג/ק”ג/יום) במשך תשעה ימים ותשעה הבדיקות התנהגותית מבוצעות ביום השמיני. מודל זה הוא הותאם ביעילות במחקר של המשטרה. הבדיקות התנהגותית כאן כוללים את המבחן גליל ניסוי השדה הפתוח. הניסוי גליל משמש כדי לזהות את היכולת החיות להרים את כפותיהם קבלה לשים כאשר לתוך סביבה שונים. כמו המשטרה להראות מודל עכברים הקשתת הגב — העכבר קשתות גבו – המספר של ירידה liftings כפת. בדיקה זו קל לביצוע. ניסוי השדה פתוח משמש כדי לזהות את כמות הזמן שהעכברים לבלות על ריצה, הליכה, שנותר משותק. עלינו לנתח את התנועות של בעלי החיים בשדה פתוח באמצעות תוכנה, לקבל נתונים. לבסוף, אנו משתמשים בסדר גמור, נפוץ ביותר PD סמים, כמו למשל להראות כיצד להחיל מודל זה במחקר של משטרת הסמים. התוצאות שלנו מציינים כי MPTP neurotoxicity המניע גירעון המנוע אשר יכול להיות חמאני בסדר גמור.

Introduction

מחלת פרקינסון (PD), אחת המחלות הנפוצות ביותר בקרב אנשים מבוגרים, הוא לטווח ארוך ניווניות הפרעת1. מטופלים תמיד להראות את תופעת רועדת, נוקשות, איטיות תנועה של דמנציה כי להחמיר במשך הזמן2. תסמינים אחרים כולל חושית, שינה, בעיות רגשיות ומהכלכלה שנצפו2. הגורם של המשטרה עדיין לא ברור, אך נהוג להאמין לערב גורמים גנטיים וסביבתיים, אשר לגרום לאובדן של נוירונים דופאמין של הסובסטנציה ניגרה3, ופיתוח של גופיפי לוי neurites באזורים שונים של המוח4.

בין המחקרים של המשטרה, (MPTP) 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine5 הוא הותאם באופן נרחב לשחזר כמה תסמינים PD במודלים ניסיוני. בשנת 1984, לנגסטון. et al. מצא כי זריקות של MPTP קופי סנאי, גרמו Parkinsonism6. אף על פי המודל מכרסמים MPTP לא להציג את הנוכחות של גופיפי, המהווה סמן של המשטרה, MPTP גורמת תסמינים דמויי פרקינסון על ידי השמדת נוירונים דופאמין ב הסובסטנציה ניגרה של המוח7. בהשוואה למודל סמים אחרים עבור משטרת כגון אלה שנגזרות 6-hydroxydopamine (6-OHDA)8 ו 1-מתיל-4-phenylpyridinium (MPP +)9, הזרקה של MPTP קל לבצע, המודל MPTP לוקח פחות זמן. עכברים לקבל זריקות MPTP (20-30 מ”ג/ק”ג/יום) עבור שבעה ימים, ואת המבחנים התנהגותית המבוצעות היום השמיני10.

מבחן שדה פתוח11 פותחה לראשונה על ידי קלווין ס הול, אמריקאי12. במחקרים שונים, סוגים שונים של התנהגויות נבדקים. במחקר אשר מתמקדת במחלות פרקינסון, התנהגויות כמו פעילויות גפיים, המהירות ומכניקה של נבדקים לראות אם היכולת החיה לנוע מושפע. לעומת שיטות אחרות ששימשו לבחון הקמת משטרת בעלי חיים, בדיקת שדה פתוח קל לבצע את כל הציוד הדרוש היא פשוטה, שטנץ ונתונים ניתוח תוכנה (למשל, MATLAB, Excel) יכולה לשמש בקלות לאסוף, גרף נתונים. גם, המקדם של וריאציה הוא קטן יחסית13, מה שאומר כי התוצאה של בדיקת שדה פתוח הוא אמין. יתרון נוסף על פני שיטות אחרות היא כי ההתנהגויות בניסוי זה קל להבחין; העכברים יכול להיות ריצה, הליכה או בעמידה. בדרך כלל ניתן להשתמש במבחן בשדה פתוח על מכרסמים כאשר החוקר צריך להעריך את הניידות של הנושא.

הבדיקה גליל נקרא גם מבחן אסימטרי השימוש forelimbs. בעת בדיקה זו תוכננה קודם, השתמשו בו כדי לבחון את השימוש של החולדה forelimbs14א-סימטרי. כאן, אנו משתמשים במבחן זה כדי לנתח היכולת של החיה למתוח ולהשתמש שניהם forelimbs שלו כדי לחקור את הסביבה החדשה. כאשר הסובסטנציה ניגרה ואת הקורפוס סטריאטום פגומים ידי MPTP במוח, החיה נוטה לקמר את הגב שלו והופך פחות סביר למתוח ולחקור את הסביבה לא ידוע. מבחן זה הוא קל לבצע, יכול לתת תוצאה ראשונית. עם זאת, בדיקה זו יש השתנות פנימית גבוהה, כך זה משמש בדרך כלל עם יחד עם ניסויים התנהגות אחרים.

בסדר גמור, אשר ידוע גם בשם levodopa או L-3,4-dihydroxyphenylalanine, היא דרך נפוצה לטיפול מחלת פרקינסון כיוון אחד הגורם PD הוא הירידה של דופמין,. בסדר גמור היא הקדמה דופמין. אבל בניגוד דופמין, לעבור את מחסום הדם – מוח, מה שאומר שזה יהיה יעיל יותר להגדיל את ריכוז הדופאמין באזור המוח. אחרי זה חוצה את מחסום דם – מוח, בסדר גמור מומר דופאמין על ידי decarboxylase חומצה אמינו L15.

כאן נתאר את מדידה וניתוח של המוטורית בעכברים דגם MPTP-induced-PD באמצעות מבחן גליל14 ומבחן שטח פתוח ששונה. אנחנו מחלקים בסדר גמור כדוגמה אחת להראות כיצד ליישם את מודל זה במחקר של משטרת הסמים. התוצאות שלנו מציינים כי MPTP המניע גירעון המנוע זה יכול להיות חמאני בסדר גמור.

Protocol

מחקר זה בוצע בהתאם לכללים ותקנים בינלאומיים, מוסדיים בהתחשב ניסויים בבעלי חיים. פרוטוקול המחקר אושרה על ידי ועדת האתיקה בעלי חיים של אוניברסיטת שינקאנסן. 1. MPTP ניהול בסדר גמור הערה: עכברים BALB/c נקבה בת שבוע 10 נמסרו על ידי המכון לזואולוגיה, האקדמיה הסינית למדעים. …

Representative Results

במבחן גליל, הירידה של הצמיגים הקיר נצפתה בעכברים (קבוצה 2) שטופלו MPTP מיום 1 יום 7 ו מלוחים ביום 8 לעומת עכברים שטופלו תמיסת מלח (קבוצה 1), בזמן עלייה של הצמיגים נצפתה ב העכברים (קבוצה 3) שטופלו MP TP מיום 1 יום 7 בסדר גמור ביום 8 לעומת העכברים (קבוצה 2) שטופלו MPTP מיום 1 יום 7 ו מלוחים ביו…

Discussion

עקב הרס של נוירונים דופאמין ב הסובסטנציה ניגרה של המוח, MPTP גורם סימפטומים של פרקינסון כמו עכברים7. בסדר גמור רק הסם המועדף ביותר עבור משטרת מאז השימוש הקליני שלה, מכיוון שהוא מסייע בשמירה על פעילויות יומיות נורמלי אצל חולים עם המשטרה, עם דיכוי יעיל של ליקויים מוטוריים כולל akinesi…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

העבודה שלנו ממומן על ידי תוכניות הכשרה לתואר ראשון טיינג’ין עבור חדשנות ויזמות (מענק מס 63183004). הפרויקט הזה היה יזם מדינת מפתח מעבדה מרפא כימי לביולוגיה באוניברסיטת שינקאנסן. המחברים מצהירים כי ישנם אין קונפליקטים של אינטרסים.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Roome, R. B., Vanderluit, J. L. Paw-Dragging: a Novel, Sensitive Analysis of the Mouse Cylinder Test. Journal of Visualized Experiments. (98), e52701 (2015).
  15. 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).
  16. Cassady, J. C., Johnson, R. E. Cognitive test anxiety and academic performance. Contemporary Educational Psychology. 27 (2), 270-295 (2002).
  17. Rogalewski, A., et al. Semaphorin 6A improves functional recovery in conjunction with motor training after cerebral ischemia. Plos One. 5 (5), 0010737 (2010).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Spurney, C., et al. Preclinical drug trials in the mdx mouse: Assessment of reliable and sensitive outcome measures. Muscle Nerve. 39, 591-602 (2009).
  21. Valle, F. P. Effects of strain, sex, and illumination on open-field behavior of rats. American Journal of Psychology. 83, 103-111 (1970).
  22. 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).

Play Video

記事を引用
Jiang, P., Lang, Q., Yu, Q., Tang, X., Liu, Q., Li, X., Feng, X. Behavioral Assessments of Spontaneous Locomotion in a Murine MPTP-induced Parkinson’s Disease Model. J. Vis. Exp. (143), e58653, doi:10.3791/58653 (2019).

View Video