マウス MPTP 誘発パーキンソン病モデルにおける自発運動の行動評価
概要
MPTP と運動機能を測定するシリンダーとオープン フィールド テストを使用して行動のアセスメントを用いたパーキンソン病のマウスモデルの確立について述べる。一例として L-DOPA を使用して、PD 薬の研究ではこのモデルを適用する方法を示します。
Abstract
パーキンソン病 (PD) は、揺れ、剛性、運動と認知症の遅さの現象を引き起こしている一般的な神経変性障害疾患です。1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) は脳の黒質のドーパミン作動性ニューロンを破壊することによっていくつかのパーキンソン病のような症状を引き起こします。それは、様々 な動物実験で PD モデルを確立するために使用されています。ここでは、マウスは、MPTP 注射を受ける (20 mg/kg/日) 7 日間の行動テストの 8 日目で処理されます。このモデルは、PD の研究で効率的に適応されます。行動のテストここでは、シリンダー テスト オープン フィールド試験をご利用など。シリンダー実験は、動物の能力を別の環境に置くとき彼らの前部足を持ち上げを検出するために使用されます。PD モデル マウス示すアーチ-マウスは、背中を弓なり-足の持ち上げ減少数。このテストは、実行する簡単です。オープン フィールド テストを使用して、実行、ウォーク、および残りの不動のマウスに費やす時間の量を検出します。我々 はソフトウェアを使用してオープン フィールドで動物の動きを分析し、データを取得します。最後に、我々 は l ドーパを使用、最も一般的 PD 薬の研究にこのモデルを適用する方法を示す 1 つの例として PD 薬に使用されます。パーキンソン病は、l ドーパによって軽減することができます自動車の赤字を誘導することが示唆されました。
Introduction
パーキンソン病 (PD)、高齢者の間で最も一般的な病気の一つは長期的な神経変性疾患1.患者は常に揺れ、剛性、運動と2時間の経過とともに悪化痴呆の遅さの現象を表示します。他の症状は、感覚を含む、スリープ、および感情的な問題もよく、2に観察されます。PD の原因はまだ不明ですが、一般的に3中脳のドーパミン作動性ニューロンの損失とレビー小体レビー神経突起の様々 な地域での開発を誘導する遺伝子と環境要因が関与するといわれる、脳4.
PD の研究、1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)5の実験モデルでいくつかの PD の症状を再現するのに広く適応されます。1984 年、ラングストンらは最初、リスザル MPTP の注射がパーキンソン症候群6の結果を発見しました。MPTP 齧歯動物モデルは、PD のバイオ マーカーであるレビー小体の存在を示さない MPTP7脳の黒質のドーパミン作動性ニューロンを破壊することによってパーキンソン病様の症状が発生します。6-ヒドロキシドーパミン (6-OHDA)8 1-メチル-4-phenylpyridinium (MPP +)9によるものなど PD の他薬物モデルと比較して、MPTP の注入は簡単に実行、MPTP モデルより少ない時間がかかります。マウスは、MPTP 注射を受ける (20-30 mg/kg/日) の 7 日間、および行動テスト 8 日10で実行されます。
オープン フィールド テスト11はカルバン S. ホール、アメリカの12によって最初に開発されました。様々 な研究でさまざまな種類の動作がテストされます。パーキンソンの病気に焦点を当て研究では動作歩行活動のように、歩行の速度をテストして、周りを移動する動物の能力が影響を受けるかどうか。PD 動物の確立をテストするために使用する他の方法と比較して、オープン フィールド試験が必要な装置は簡単でありを簡単に収集し、グラフ、プロトタイピングとデータ解析のソフトウェア (例えばMATLAB、Excel) を使用できますので、実施しやすい、データ。また、変動係数は比較的小さい13、オープン フィールド試験の結果が信頼できることを意味します。他の方法に比べて別の利点は、この実験で含まれているビヘイビアーが簡単に区別;マウスは、まだ立って、またはランニング、ウォーキングをすることができます。通常オープン フィールド試験は、研究者が被験者の移動度を評価する必要があるときは齧歯動物に使用できます。
シリンダー テストは前肢の非対称使用のテストとも呼ばれます。このテストが最初に設計されたとき、それはラットの前肢14の非対称の使用をテストする使用されました。ここでは、伸ばしたり、その前肢の両方を使用して、新しい環境を探索するのに動物の能力を分析するのにこのテストを使用します。脳内 MPTP による黒質、線条が破損した動物背中を丸く傾向があるし、体を伸ばし、未知の環境を探索する可能性が低くなります。このテストが簡単に実行し、予備的な結果を与えることができます。ただし、このテストは、一般的に他の行動実験と共にで使用される高の内部変動です。
PD の原因の 1 つは、ドーパミンの減少は、パーキンソン病を治療する一般的な方法は、レボドパまたは L-3, 4-ジヒドロキシフェニルアラニンはまたとして知られている、l-ドーパを服用します。L-ドーパはドーパミンの前駆体です。しかし、ドーパミンとは異なり効率よく脳の部位でのドーパミンの濃度を増加させることを意味する血液-脳関門を通過できます。それは血液-脳関門を通過、L-DOPA は L-アミノ酸脱炭酸酵素15でドーパミンに変換されます。
ここで測定とシリンダー テスト14と変更されたオープン フィールド テストを用いた MPTP 誘発 PD モデル マウスの運動機能の解析について述べる。我々 は PD 薬の研究ではこのモデルを適用する方法を示す 1 つの例として L-DOPA を管理します。MPTP が l ドーパによって軽減することができます運動の障害を誘導することが示唆されました。
Protocol
Representative Results
Discussion
脳の黒質のドーパミン作動性ニューロンの破壊、MPTP はマウス7でパーキンソン病のような症状を引き起こします。それは PD、無動と剛性の15を含むモーターの異常の効果的な抑制と患者の通常の日常活動を維持するのに役立ちますので l-ドーパ、以来、臨床応用 PD の最も好ましい薬剤です。マウスは、円筒試験とオープン フィールド試験、MPTP モデルを研?…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちの仕事は、技術革新と起業家精神 (許可番号 63183004) 天津全学教育訓練によって資金を供給します。このプロジェクトは、状態キー研究所の医薬化学生物学の南開大学で開始されました。著者は、利害の衝突がないことを宣言します。
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).
