Murine MPTP 유발 파 킨 슨 병 모델에서 자발적인 운동의 행동 평가
概要
우리는 MPTP, 실린더 및 오픈 필드 테스트를 사용 하 여 모터 기능을 측정 하는 행동 평가 사용 하 여 파 킨 슨 병에 대 한 murine 모델의 설립을 설명 합니다. 우리 다음 사용 하 여 l 아미노산의 일종 한 예로 PD 약물의 연구에서이 모델을 적용 하는 방법을 보여 줍니다.
Abstract
파 킨 슨 병 (PD)은 일반적인 신경 장애 질환, 떨고, 강성, 운동과 치 매의 느려짐 현상 발생. 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) substantia nigra의 두뇌에서 dopaminergic 신경 세포를 파괴 하 여 일부 파 킨 슨 병 같은 증상을 이어질 수 있습니다. 그것은 다양 한 동물 연구에서 PD 모델 확립을 따라서 사용 되었습니다. 여기, 쥐 받을 MPTP 주사 (20 mg/kg/일) 7 일 및 행동 테스트 8 하루에 수행 됩니다. 이 모델은 PD의 연구에서 효율적으로 적응 시켰다. 여기에 행동 테스트 실린더 테스트 및 오픈 필드 테스트를 포함합니다. 실린더 실험은 다른 환경에 둘 때 그들의 앞 발을 들어 동물의 능력을 감지 하는 데 사용 됩니다. PD로 모델 마우스 표시 arching-마우스는 다시 아치-발 liftings 감소의 수. 이 테스트 실행 하기 쉽습니다. 오픈 필드 테스트는 실행, 산책, 그리고 움직이기 남은 쥐 보내는 시간의 양을 감지 하는 데 사용 됩니다. 우리는 소프트웨어를 사용 하 여 오픈 필드에서 동물 들의 움직임을 분석 하 고 데이터를 가져옵니다. 마지막으로, 우리 l 아미노산의 일종을 사용 하 여, 가장 일반적으로 PD 약물의 연구에이 모델을 적용 하는 방법을 보여을 한 예로 PD 약물을 사용. 우리의 결과 MPTP neurotoxicity 유도 모터 적자는 아미노산의 일종에 의해 완화 될 수 있습니다 나타냅니다.
Introduction
파 킨 슨 병 (PD), 더 오래 된 개인 중 가장 흔한 질병 중 하나는 장기적인 신경 장애1. 환자는 항상 떨고, 강성, 운동과 치 매 시간2이상의 악화의 느림 현상이 표시 합니다. 감각을 포함 한 다른 증상, 수 면, 그리고 정서적 문제 또한 일반적으로2를관찰 된다. PD의 원인은 아직 불분명 있지만 참여 유도 dopaminergic 신경 세포 substantia nigra3에서 손실 및 Lewy 몸과 Lewy neurites의 다양 한 지역에서의 개발 유전과 환경 요인 일반적으로 믿어진다는 뇌4입니다.
PD의 연구 중 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)5 널리 재현 실험 모델에서 일부 PD 증상에 적응 이다. 1984 년에 랭스턴 외. 다람쥐 원숭이 MPTP의 주사 Parkinsonism6에 결과 먼저 발견. MPTP 설치류 모델은 PD의 바이오 마커, Lewy 몸의 존재를 표시 하지 않습니다 있지만 MPTP 뇌7의 substantia nigra에서 dopaminergic 신경 세포를 파괴 하 여 파 킨 슨 병 같은 증상을 발생 합니다. PD에 대 한 6-hydroxydopamine (6-OHDA)8 , 1-메 틸-4-phenylpyridinium (MPP +)9에 의해 유도 된 그들과 같은 다른 약물 모델에 비해, MPTP의 주입은 실행 하기 쉬운 그리고 MPTP 모델 적은 시간이 걸립니다. 마우스 받을 MPTP 주사 (20-30 mg/kg/일)에 7 일, 및 행동 테스트 8 일10에 수행 됩니다.
오픈 필드 테스트11 캘빈 S. 홀, 미국12에 의해 처음 개발 되었다. 다양 한 연구에서 행동의 다른 종류를 테스트 합니다. 연구에서는 파 킨 슨 병의 질병에 초점을 맞추고, 행동 운동 활동 좋아하고 운동의 속도 테스트 이동 수 동물의 영향을 받습니다. PD 동물의 설립을 테스트 하는 데 사용 하는 다른 방법에 비해, 오픈 필드 테스트 쉽습니다 장비 필요한 간단 하 고 쉽게 수집 하 고 그래프 프로토 타입 및 데이터 분석 소프트웨어 (예를 들어, MATLAB, Excel)을 사용할 수 있습니다 때문에 수행 하는 데이터입니다. 또한, 변이 계수는 상대적으로 작은13, 오픈 필드 테스트의 결과 신뢰할 수 있는 의미. 또 다른 이점은 다른 방법에 비해은이 실험에 포함 된 동작 쉽게 구별; 쥐 또는 실행, 걷고 아직도 서 있는 수 있다. 일반적으로 오픈 필드 테스트 연구원의 이동성을 평가할 필요가 있을 때 설치류에 사용할 수 있습니다.
실린더 테스트 비대칭 앞 발 사용의 테스트를 라고도 합니다. 이 테스트 디자인 처음, 될 때 쥐의 앞 발14의 비대칭 테스트에 사용 되었다. 여기, 우리는 동물의 능력을 밖으로 기지개 하 고 새로운 분위기를 탐험 모두의 앞 발을 사용 하 여 분석 하이 테스트를 사용 합니다. Substantia nigra 및 코 퍼스가 두뇌에 있는 MPTP에 의해 손상 될 때 동물 그리고 다시 아치 경향이 가능성이 밖으로 기지개 하 고 알 수 없는 환경을 탐구 된다. 이 테스트는 쉽게 실행 하 고 예비 결과 줄 수 있습니다. 그러나,이 테스트는 높은 내부 가변성, 그래서 일반적으로 함께 사용 하는 다른 동작 실험 함께 있습니다.
또한 알려져 levodopa 또는 L-3, 4-dihydroxyphenylalanine, l 아미노산의 일종은 PD의 한 원인에서 도파민의 감소 이므로 파 킨 슨 병을 치료 하는 일반적인 방법에. L 아미노산의 일종은 도파민에 선구자 이다. 하지만 도파민, 달리 그것은 혈액-뇌 장벽, 그것은 두뇌 지역에 있는 도파민의 농도 증가에 보다 효율적인 것 즉 교차 수 있습니다. 혈액-뇌 장벽, 교차 후 l 아미노산의 일종 L 아미노 산 decarboxylase15에 의해 도파민으로 변환 됩니다.
여기 우리가 측정 및 MPTP 유도 PD 모델 마우스14 실린더 테스트 및 수정된 오픈 필드 테스트를 사용 하 여 모터 기능 분석을 설명 합니다. 우리는 PD 약물의 연구에서이 모델을 적용 하는 방법을 보여주는 한 예로 l 아미노산의 일종을 관리 합니다. 우리의 결과 MPTP 유도 모터 적자 l 아미노산의 일종에 의해 완화 될 수 있습니다 나타냅니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
때문에 두뇌의 substantia nigra에서 dopaminergic 신경의 파괴, MPTP 쥐7파 킨 슨 병 같은 증상 발생합니다. 모터 이상 akinesia 강성15등의 효과적인 억제와 PD, 환자에서 정상적인 일상 활동을 유지 하는 데 도움이 때문에 l 아미노산의 일종은 그것의 임상 사용 이후 PD에 대 한 가장 선호 약 이다. 쥐 취급 MPTP 실린더 테스트 및 MPTP 모델을 연구 하는 데 사용할 수 있는 오픈 ?…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리의 작업은 천진 학부 교육 프로그램 혁신 및 기업가 (보조금 번호 63183004)에 투자 됩니다. 이 프로젝트는 주 키 연구소의의 약 화학 생물학 난카이 대학에서 시작 되었다. 저자는 관심의 충돌이 없는 선언 합니다.
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).
