تستخدم مستويات النشاط الميداني مفتوحة لتقييم مستويات النشاط الحركي والسلوكية. يوفر هذا البروتوكول مصممة جيدا، بروتوكول موحد لاستخدامها في التجارب قبل السريرية للاضطرابات العصبية والعضلية.
نظام رصد النشاط حقل مفتوح يقيم شامل ومستويات النشاط الحركي السلوكية من الفئران. إنها وسيلة مفيدة لتقييم ضعف قاطرة في النماذج الحيوانية من الأمراض العصبية والعضلية ونجاعة الأدوية العلاجية التي قد تنقل تحسين و / أو وظيفة العضلات. يوفر مفتوحة قياس النشاط الميداني مقياسا مختلفا عن قوة العضلات، والتي يتم تقييمها عادة من قبل قياسات قوة قبضة. ويمكن ان تظهر أيضا كيف يمكن أن تؤثر العقاقير أجهزة الجسم الأخرى أيضا عندما تستخدم مع مقاييس النتائج إضافية. بالإضافة إلى ذلك، تدابير مثل المسافة الإجمالية سافر تعكس اختبار مسافة 6 دقائق، وقياس النتيجة السريرية المحاكمة. ومع ذلك، يرتبط مراقبة النشاط حقل مفتوح أيضا مع التحديات الكبيرة: تختلف قياسات النشاط الميداني مفتوحة وفقا لسلالة الحيوان، والعمر، والجنس، وإيقاع الساعة البيولوجية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن درجة حرارة الغرفة والرطوبة والإضاءة، والضوضاء، وحتى رائحة تؤثر على نتائج التقييم. عموما، هذا ميوفر anuscript على SOP النشاط حقل مفتوح اختبارها بشكل جيد وموحد للمحاكمات قبل السريرية في النماذج الحيوانية من الأمراض العصبية والعضلية. ونحن نقدم مناقشة الاعتبارات الهامة، نتائج نموذجية، تحليل البيانات، وتفاصيل نقاط القوة والضعف في الاختبار الميداني المفتوح. وبالإضافة إلى ذلك، ونحن نقدم توصيات لتصميم الدراسة الأمثل عند استخدام النشاط حقل مفتوح في محاكمة قبل السريرية.
كانت النماذج الحيوانية مفيدة للتعلم عن آليات المرض، ولكن كثيرا ما تحدى فائدتها في التنبؤ فعالية العلاج في التجارب السريرية 1-3. ويتم نشر العديد من الدراسات قبل السريرية "واعدة" من كل عام؛ ومع ذلك، عدد قليل جدا من التدخلات المقترحة نتائج إيجابية عندما انتقلت إلى التجارب السريرية. وغالبا ما تنسب هذه التناقضات إلى التحيز في النشر، استنتاجات مفرطة في التفاؤل، وسوء تصميم وتنفيذ الدراسات ما قبل السريرية التي تؤدي إلى نتائج irreproducible 1-3.
مع التقدم الحالي في تطوير الأدوية لعلاج الاضطرابات العصبية والعضلية، وهناك حاجة متزايدة للمحاكمات قبل السريرية مصممة تصميما جيدا. على وجه الخصوص، هناك حاجة لمنهجيات صارمة يمكن تنفيذها بطريقة موحدة والمعمى، مع التحقق من صحتها، استنساخه، ومقاييس النتائج للترجمة. كعضو من العضلات الأمراض الخلقية اتحاد، معالرغبة في إجراء الدراسات قبل السريرية أكثر صرامة، ونحن نشاطر هنا لدينا معيار الإجراءات التشغيل (SOP) لتوسيع النشاط الميداني. هذا SOP تم التحقق سابقا 4 ونشرت كجزء من إجراءات العمل الموحدة TREAT-NMD لضمور العضلات دوشين (DMD) النماذج الحيوانية 5. وقد استخدمنا هذه المنهجية على النمط الظاهري واختبار الكفاءة العلاجية للعديد من العقاقير في مجموعة متنوعة من النماذج الحيوانية من الأمراض العصبية والعضلية، بما في ذلك 2J دى / J (Dy2J) الفئران Lama2، نموذج حيواني لضمور العضلات الخلقي (CMD) 6،7 . في المقابل، يتم تكييف هذه المادة من وجهة نظرنا المنشورة سابقا معاملتهم NMD SOP 5.
نظام رصد النشاط حقل مفتوح يقيم شامل ومستويات النشاط الحركي السلوكية من الفئران، والتي يمكن أن تكون مرتبطة مع وظيفة قاطرة. كما انها تستخدم على نطاق واسع اختبار لتقييم مثل القلق والسلوكيات الاستكشافية 8-10. على وجه الخصوص، المجال مفتوحا هو أداة مفيدة لالحمارessing ضعف قاطرة في النماذج الحيوانية من الأمراض العصبية والعضلية 11،12 ونجاعة الأدوية العلاجية التي قد تنقل تحسين و / أو محرك ظيفة 6،7،13،14. يوفر تقييم النشاط حقل مفتوح مقياس مختلف من القوة العضلية، والتي تقاس عادة مع قوة قبضة، وهذا يظهر كيف يمكن أن تؤثر العقاقير أجهزة الجسم الأخرى (أي الجهاز العصبي المركزي) وكذلك 5. بالإضافة إلى ذلك، المجال مفتوحا مقياس النشاط، سافر المسافة الإجمالية، يعكس اختبار مسافة 6 دقائق، وقياس النتيجة السريرية المحاكمة، والتي تركز على أداء التمرين submaximal ونوعية الحياة 15،16. عموما هذا النشاط يجعل المجال مفتوحا لاختبار مفيد الثانوي أو المساعد قياس النتيجة لاستخدامها في التجارب قبل السريرية. ومع ذلك، فإن نظام رصد النشاط حقل مفتوح أيضا التحديات الكبيرة المرتبطة به. الاختبار هو السلوكي ويمكن أن يكون متغير تماما كما أنه يتأثر العديد من الخارجيةالعوامل. على سبيل المثال، يمكن أن يتأثر هذا السلوك من قبل حملة استكشافية (أي الإدراك)، والقلق، والمرض، وإيقاع الساعة البيولوجية والعوامل البيئية والخلفية الوراثية، بالإضافة إلى إنتاج السيارات 10. ونتيجة لذلك لا بد من إجراء هذا الإجراء بطريقة موحدة مع بيئة تسيطر عليها. بروتوكول المعروضة هنا يصف لنا مفتوح SOP النشاط الميداني بالتفصيل. أنه يوفر خطوة بخطوة الإجراءات ومواصلة مناقشة اعتبارات هامة للسيطرة على الأوضاع البيئية وتساعد في الحد من التقلبات، والنتائج النموذجية، وتحليل البيانات، وتقييم نقاط القوة ونقاط الضعف في مزيد من التفاصيل.
المفتوحة قياس النشاط الميداني هو فحص في الجسم الحي التي يمكن أن تكون مفيدة لتقييم تطور المرض ونجاعة الأدوية في النماذج الحيوانية من الأمراض العصبية والعضلية 6،7،11-14. كما هو مبين في الشكل 2، فإنه يوفر تقييما لمستويات النشاط التي تعكس عموما ظيفة قاطرة. هذا هو مقياس مختلف من القوة العضلية، مما يجعلها الثانوي أو المساعد قياس النتيجة مثالية لأداء في دراسة المخدرات قبل السريرية. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه هو 15 وقياس موسع سريريا ذات الصلة، والتي يمكن أن يؤديها عدة مرات طوال مدة الدراسة. ومع ذلك، يتأثر النشاط السلوكي والحركي أيضا بعوامل إضافية وكذلك (أي معالجة المجرب، والظروف البيئية، والإدراك) خلق التباين في بيانات النشاط حقل مفتوح. الهدف من هذه الورقة هو توفير بروتوكول اختبارها بشكل جيد وموحد أن يقلل الاختلاف ويسمح النتائج لتكون جompared عبر مختبرات متعددة، أملا في تحسين الترجمة في مجال عملنا.
والعيب الرئيسي لهذا الإجراء هو أنه متغير بدرجة كبيرة وتأثر العديد من العوامل الخارجية. ومع ذلك، أخذنا ذلك في الاعتبار عند وضع البروتوكول. قمنا بتقييم مجموعة متنوعة من بروتوكولات الاختبار تتراوح مدة 1-5 أيام لجمع البيانات. في النهاية، توصلنا إلى أن أداء التأقلم أداة قبل جمع البيانات للتعرف على الحيوانات مع البيئة غرفة الاختبار وأداء 4 أيام لجمع البيانات انخفاض كبير في كمية من التباين في البيانات نتيجة 5. وقد تم تصميم هذا البروتوكول أصلا لتقييم مستويات النشاط السلوكية وقاطرة في نموذج MDX الماوس؛ ومع ذلك، تم التحقق من صحة هذا البروتوكول مؤخرا في نموذج حيواني Dy2J فضلا 6. يقترح أن بروتوكول تكون موحدة داخل المختبر الخاص لكل نموذج الحيوان قبل استخدامه في محاكمة قبل السريرية.
النشاط حقل مفتوح يختلف حسب الخلفية الوراثية 17، 18-20 الجنس والعمر 18 عاما، وإيقاع الساعة البيولوجية 21. هذا يتطلب الحيوانات من نفس العمر والجنس والخلفية الوراثية ليتم تقييمها في نفس الوقت. خلال مراحل التخطيط، ينبغي وضع تفكيرا متأنيا في اتخاذ قرار في أي سن أو أعمار مفتوحة الحقل مستويات النشاط سيتم تقييمها. كل نموذج حيواني لديها قناعاتها تقدمه متميزة المرض والنمط الظاهري قاطرة والسلوكية، والتي تختلف في شدتها وحسب العمر 6،15 (الشكل 2 والشكل 3). وبالتالي، فمن المهم تحديد نقاط زمنية سريريا ومرضي ذات الصلة لتقييم مفتوحة التدابير النشاط الميداني. يختلف عدد الحيوانات اللازمة في كل مجموعة العلاج للكشف عن فروق ذات دلالة إحصائية من نموذج حيواني، والعمر، والجنس كذلك. وبناء على ذلك، ينبغي أيضا إجراء حسابات حجم العينة ذات الصلة خلال مراحل التخطيط لdetermالمعهد الوطني للإحصاء العدد الإجمالي للحيوانات اللازمة في كل مجموعة العلاج للكشف عن فروق ذات دلالة إحصائية. هذه الحسابات يجب أن تأخذ في الاعتبار تدابير إضافية نتيجة المستخدمة في الدراسة (مثل قياسات قوة قبضة النسيجية أو يحلل). استنادا إلى حسابات قوتنا، ونحن عادة استخدام 10-12 الحيوانات في مجموعة العلاج. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي إيلاء اهتمام خاص لما سلالة تحكم يستخدم في الدراسة. هناك ميل لسلالات تحكم غير سليمة لاستخدامها في الدراسات قبل السريرية. على سبيل المثال، غالبا ما تستخدم الفئران BL6 كما سلالة تحكم عن الفئران MDX. ومع ذلك، فإن الماوس MDX على خلفية BL10. كما رأينا في الشكل 3، BL10 الفئران هي أكثر نشاطا بكثير من الفئران BL6، والتي تجعل من المستحيل مقارنة البيانات MDX وBL6. عند إجراء الدراسات قبل السريرية مع الفئران MDX، ينبغي استخدام الفئران BL10 لان السلالة السيطرة. وعلاوة على ذلك، إذا كان يتم إجراء دراسة مع الفئران Dy2J، ينبغي استخدام الفئران BL6 باسم مقاولاتسلالة رأ.
يمكن أن التغيرات البيئية الصغيرة أيضا يؤثر بشكل كبير من مستويات النشاط. وتشمل هذه الإضاءة ودرجة الحرارة والرطوبة والرائحة، والضوضاء، و4،15 النشاط البشري. وبالتالي، فمن المهم جدا أن الاختبار أن يؤديها في غرفة و للحرارة الرطوبة تسيطر عليها مع الإضاءة غير المباشرة في نفس الوقت كل يوم 5. غرف الاختبار يجب متباعدة بالتساوي في جميع أنحاء الغرفة وعدم وضعها تحت الإضاءة المباشرة أو مظلل أو في ركن مظلم 5. الحيوانات يجب عشوائيا لغرف اختبار في كل يوم للحد من آثار الظروف البيئية متفاوتة في جميع أنحاء الغرفة، وينبغي السماح لهم يتأقلم مع غرفة الاختبار لمدة 10-30 دقيقة قبل جمع البيانات. تأكد من تعيين مربع تتبع كل حيوان طوال فترة الدراسة لضمان أن أي تأثير مربع / البيئة وتوزع بالتساوي بين مجموعات العلاج المختلفة. الأفراد تحميل أنيمايجب أعمى ليرة سورية في غرف الاختبار والتعامل مع الحيوانات طوال مدة الدراسة إلى مجموعة العلاج، وعندما يكون ذلك ممكنا سلالة الحيوان. في كثير من الحالات تتأثر الأنماط الجينية تختلف اختلافا كبيرا عن الضوابط ذات الصلة، والمسببة للعمى غير ممكن. ومع ذلك، ينبغي دائما أن تكون أعمى الأفراد بين المجموعات المعالجة وغير المعالجة. وعلاوة على ذلك، ينبغي لجميع الأفراد مغادرة القاعة أثناء جمع البيانات للحد من الضوضاء والانحرافات داخل الغرفة، وجميع غرف يجب تنظيفها بعد كل دورة من جمع البيانات. هذه الإجراءات سوف تقلل إلى حد كبير التباين في البيانات. من المهم أن نلاحظ أن الحيوانات هي أيضا عرضة بشكل كبير للتكيف 15. لذا، يقترح أن الحيوانات يمكن إزالتها من غرفة الاختبار بعد 60 دقيقة لجمع البيانات كل يوم وأن مستويات النشاط حقل مفتوح مباشرة يتم تقييم ما لا يزيد عن مرة واحدة في الشهر.
سافر المسافة الإجمالية وإجمالي الخطوةالقياسات الوقت منة تميل إلى أن تكون حقل مفتوح الأكثر حساسية قياسات النشاط 5. في النموذج Dy2J، وقياس النشاط الرأسي يميل إلى أن يكون المجال مفتوحا الأكثر حساسية قياس النشاط (الشكل 3)؛ ومع ذلك، يمكن أن يكون من الصعب للقبض على قياسات دقيقة النشاط العمودية في الحيوانات الصغيرة. على سبيل المثال، فمن الممكن أن أصغر حيوان سوف يحمل سلوك وتربية وأجهزة الاستشعار التقاط أنه لا يرجع إلى الارتفاع من أجهزة الاستشعار الرأسي. ونتيجة لذلك، نوصي حيوانات التجارب ليس قبل 5 أسابيع من العمر. ومن الممكن أيضا أن حيوان سوف ينام طوال مدة دورة جمع البيانات. إذا كان هذا هو الحال، فمن المناسب لإضافة يوم إضافي لجمع البيانات. أخيرا، والمحاذاة الفقيرة في المفرق رباعي أو انسداد أجهزة الاستشعار داخل منطقة الجزاء يمكن أن يؤدي إلى بيانات غير دقيقة أيضا. لذا، من المهم جدا إجراء precheck الاستشعار، وقبل الاختبار، ومراجعة جميع البيانات بعد نهايةكل دورة جمع البيانات.
وينبغي أيضا اتخاذ الحذر عند تحليل بيانات النشاط حقل مفتوح. بيانات مفتوحة النشاط الميداني لديه ميل لتكون غير عادة توزيع القيم المتطرفة ولها 4. قبل القيام بأي تحليلات إحصائية، biostatisticians دينا نوصي بشدة التحقق من البيانات لطبيعتها والقيم المتطرفة. إذا تم توزيع البيانات غير طبيعي، ينبغي للمرء أن ينظر في استخدام اختبار اللامعلمية عند مقارنة الوسائل. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي تحليل جميع البيانات من قبل فرد أعمى ما هي مجموعات العلاج.
وعموما، فإن مفتوحة قياس النشاط الميداني لديه مزايا رئيسية هي: أ) هو إجراء تقييم شامل لكلا الحركي والنشاط السلوكي، الذي هو بقوة، ولكن ليس دائما مرتبطة مع وظيفة قاطرة. ب) أنه هو إجراء السهل القيام بها. ج) أنه لا يتطلب أي التعامل مع الحيوانات خلال الاختبار؛ د) هو مقياس موسع التي يمكن القيام بها أكثر من مرة طوال مدة ستودى. ه) ليس هناك حاجة إلى تدريب خاص لأداء الاختبار؛ و) ويمكن اختبار الحيوانات متعددة في وقت واحد؛ وز) هو قياس النتيجة ذات الصلة سريريا 5،16. ومع ذلك، عند اختبار العلاجات، أن نضع في اعتبارنا أن هناك عوامل أخرى يمكن أن تؤثر على سلوك الحيوان، وبدوره قياسات النشاط حقل مفتوح. المخدرات يمكن أن يكون الجهاز العصبي المركزي وأخرى من الجسم أو آثار واسعة، ويمكن أيضا أثرت السلوك حسب بيئة ضاغطة. ونتيجة لذلك، يمكن أن يكون من الصعب التمييز إذا ترتبط التغيرات في مستويات النشاط الحركي أو السلوكية للتغيرات في وظيفة العضلات، وقوة العضلات، أو هي نتيجة لآثار جانبية من المخدرات. ولذلك، ينبغي إجراء فحوصات وظيفية، أو النسيجية والجزيئية إضافية أيضا. كما تم استخدام هذا البروتوكول موحد بنجاح في أمراض العضلات الأخرى 4،17. ولكن، كما رأينا في الشكل 3، يجب أن يتم تنفيذ دراسات تجريبية في البداية لتقييم حساسية التدبير في الحيواننموذج.
The authors have nothing to disclose.
ويتم تمويل هذا المنشور من خلال علاج CMD، الجمعية الفرنسية العضلات Distrophy (AFM)، منحة الأبحاث المترجمة من جمعية ضمور العضلات، والمعاهد الوطنية للصحة (1K26RR032082، 1P50AR060836-01، 1U54HD071601، 2R24HD050846-06)، وزارة الدفاع ( W81XWH، 11-1-0330، 11-1-0782، W81XWH، W81XWH، 10-1-0659، 11-1-0809، W81XWH، W81XWH، 09-1-0599) ومنحة من مشروع تجريبي الرئيسي العضلات Distrophy ( PPMD).
هذه الورقة هي واحدة من عدة في سلسلة من إجراءات العمل الموحدة لالمنهجيات المستخدمة بشكل روتيني في مجال أمراض العضلات الخلقي. وهو يعكس جهود ناقشت وأقامت عليها أكثر من 20 خبيرا في مجال أمراض العضلات الخلقية في العضلات الخلقية ورشة عمل اتحاد مرض الأخيرة، التي عقدت في ابريل نيسان عام 2013 في واشنطن العاصمة
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Equipment | |||
VersaMax Open Field Activity Monitoring system with acrylic test chambers, and X, Y, Z axis sensors | AccuScan Instruments, Inc. Columbus Ohio, USA | Retired | |
Fusion Open Field Activity Monitoring system with acrylic test chambers, and X, Y, Z axis sensors | Omnitech Electronics, Inc. Columbus Ohio, USA | Suggested system currently on the market | |
Computer | Dell, Inc. | ||
Materials | |||
Virkon-S Broad spectrum disinfectant (Potassium Peroxymonosulfate/ Sodium Chloride) | Pharmacal Research Laboratories, Inc. | ||
Mice | |||
B6.WK-Lama2dy-2J/J (Dy2J) | Jackson Lab | 000524 | |
C57BL/6J (BL6) | Jackson Lab | 000664 | |
SJL/J (SJL) | Jackson Lab | 000686 | |
C57BL/10ScSn-Dmdmdx/J (mdx) | Jackson Lab | 001801 | |
C57BL/10ScSnJ (BL10) | Jackson Lab | 000476 |