Kinematisk gait analyse i sagittal flyet gir svært presis informasjon om hvordan bevegelse utføres. Vi beskriver bruk av disse teknikkene for å identifisere gangart underskudd for mus underlegges autoimmune-mediert demyelinisering. Disse metodene kan også brukes til å beskrive gangart underskudd for andre musen modeller med nedsatt bevegelse.
Kinematisk gait analyse i sagittal flyet er ofte brukt til å beskrive motor underskudd i multippel sklerose (MS). Vi beskriver bruk av disse teknikkene for å identifisere gangart underskudd i en musemodell av MS, kjent som eksperimentelle autoimmune immunsviktvirus (EAE). Lammelse og motor underskudd i mus underlegges EAE vurderes vanligvis med en klinisk scoring skala. Men gir denne skalaen bare ordenstall data som gir litt informasjon om den nøyaktige naturen av motor underskudd. EAE sykdommens alvorlighetsgrad har også blitt vurdert av rotarod ytelse, som gir et mål på generelle koordinasjon. Derimot genererer Kinematisk gait analyse av baklem i sagittal flyet svært presis informasjon om hvordan bevegelse er svekket. For å utføre denne prosedyren, er reflekterende markører plassert på en hind lem å oppdage felles bevegelse mens en mus er å vandre på en tredemølle. Bevegelse analyseprogramvare brukes til å måle bevegelse av markører ved gåing. Kinematisk gangart parametere er deretter avledet fra resulterende dataene. Vi viser hvordan parameterne gangart kan brukes å kvantifisere svekket bevegelser i hofte og kne ankelen leddene i EAE. Disse teknikkene kan brukes til å bedre forstå sykdom mekanismer og identifisere mulige behandlinger for MS og andre nevrodegenerative sykdommer som forringe mobilitet.
Gangart er en serie av repeterende bevegelser av lemmer brukte å oppnå bevegelse. Gangart består av trinn sykluser, som er delt inn i to faser: den holdning fasen, som er når foten går bakover på bakken å drive kroppen fremover; og swing fasen, hvor foten er av bakken og flytte fremover. Forstyrrelser i gangart er kjennemerket kjennetegner mange nevrodegenerative lidelser, som ryggmargsskade (SCI), multippel sklerose (MS), amyotrofisk lateral sklerose (ALS), Parkinsons sykdom (PD) og strøk. prekliniske gnager modeller av disse lidelser recapitulate ofte deres respektive gangart impairments1. Grunnleggende kontrollmekanismer av bevegelse i mus har vært intenst studerte2,3. I tillegg finnes det musen modeller av mange menneskelige nevrologiske lidelser4. Gait analyse i mus er derfor en tiltalende tilnærming til måler flere aspekter av motor underskudd som har kjent anatomiske korrelerer. Studiet av gangart i musen modeller kan gi innsikt i neuropathological baser av locomotor underskudd i nevrodegenerative lidelser, og aktiverer identifisering av potensielle behandlingene.
Noen teknikker som er brukt til å måle gangart i gnagere er visuell inspeksjon (f.eks, Basso musen skala5 og åpne feltet test6) og analyse av gangart fra ventrale flyet7. Flere nylig, metoder for å måle sagittal flyet kinematikk hindlimb bevegelser har vunnet popularitet fordi de gir mer informasjon om gjennomføring av bevegelse, og derfor er mer følsomme for subtile endringer i gangart8, 9 , 10 , 11. Kinematisk teknikker utviklet for å studere hindlimb bevegelse i sagittal fly mens du går på en tredemølle9,12 har vært grundig undersøkt i sammenheng med SCI ALS traumatisk kortikale skader, slag, og Huntingtons sykdom8,9,10,11,13,14,15,16. Disse teknikkene har derimot sett begrenset bruk i studiet av locomotor underskudd musen modeller av multippel sklerose17.
Eksperimentell autoimmune immunsviktvirus (EAE) er den vanligste musen MS18. De to hovedmetoder for å indusere EAE er via aktiv eller passiv vaksinering. I aktive EAE, er mus vaksinert med myelin antigener, forårsaker autoreactive T celle-mediert neuroinflammation og demyelinisering i ryggmargen og lillehjernen. Passiv EAE, derimot, er indusert ved å overføre autoreactive T celler fra en mus med aktive EAE til en naiv musen19. Som beskrevet andre steder, sykdom kurs og neuropathology er påvirket av sentralnervesystemet (CNS) antigen og mus belastning20,21,22,23,24 ,25. EAE eksperimenter, er kontroll mus injisert med komplett Freund’s adjuvant (CFA) uten myelin antigen. EAE er preget av stigende lammelse som begynner med halen svakhet og kan oppstå forelimbs, noe som resulterer i ataksi og lammelser20. Vi har nylig preget gangart endringer i C57Bl/6 mus utsatt for myelin oligodendrocyte glykoprotein 35-55 (MOG35-55)-indusert EAE. Disse studiene har vist gait analyse å være overlegen enn klassisk atferdsanalyse fordi avvik fra normal ankel bevegelse er sterkt korrelert med graden av hvit substans tap i lumbal ryggmargen EAE mus26. Derimot ble styrken på sammenhengen mellom hvit substans tap og to andre tradisjonelle opptreden mål (klinisk scoring og rotarod) mye svakere26.
Her beskriver vi bruk av Kinematisk gait analyse å oppdage bevegelse underskudd i sagittal flyet EAE mus walking på en tredemølle. Fem reflekterende markører ble plassert på en hindlimb til å identifisere bevegelsen hip, kne og ankel leddene i høyhastighets videoopptak. Bevegelse analyseprogramvare ble brukt til å trekke ut Kinematisk data om felles utflukter. Nytten av disse teknikkene å kvantifisere bevegelse underskudd for MOG35-55 modellen av EAE diskuteres. Disse teknikkene gjelder også til studiet av gangart underskudd i andre musen modeller av nevrodegenerative lidelser.
I mus med EAE, de to vanligste måtene å måle motor underskudd er klinisk scoring og falle ventetid fra en rotarod27,28. Disse teknikkene har flere begrensninger. Selv om praktisk og brukte, er klinisk scoring begrenset av gir bare ordenstall nivå data, betyr at omfanget av forskjellene mellom kliniske resultater ikke er kjent. Klinisk scoring også lider av ikke å gi nøyaktig informasjon om naturen av motor underskudd. Rotarod testen forbedrer noen begrensn…
The authors have nothing to disclose.
Vi ønsker å erkjenne Sid Chedrawe for hans kundestøtte med filming. Dette arbeidet ble støttet av finansiering fra MS Society of Canada (GID 2983).
Camera | Nikon | Nikon D750 | Used to film the video |
Reflective tape | B&L Engineering | MKR-Tape-2 | |
Fine scissors | Fine Science Tools | 15023-10 | |
Forceps | Fine Science Tools | 11252-20 | |
Glue gun | Craftsmart | E231647 | |
scalpel handle #4 | Roboz | R5-9884 | |
Scalpel Blade No.10 | Feather | 2020-12 | |
C57BL/6 mice | Charles River Laboratories | ||
Anesthetic machine | EZ Anesthesia | EZ-AF9000 Auto Flow System | |
Recirculating water heating blanket | Androit | HTP-1500 | |
topical eye lubricant | Refresh | DIN00210889 | |
Shaver | Oster | 78997-010 | |
High speed camera | Fastec | Fastec IL3-100 | |
High power light | Smith Victor Corporation | Model 700 SG (600 Watt quartz light, 120 Volts) | |
Light Stand | Promaster | LS1 | |
Treadmill | Custom built at the Zoological Institute, University of Cologne | ||
Microsoft Excel 2016 | Microsoft | Version 2016 | |
KinemaJ | Nicolas Stifani | This is a script generated for use with ImageJ | |
KinemaR | Nicolas Stifani | This is a script generated for use with Rstudio | |
Vicon Motus | Vicon Motus | Version 9.00 | |
GraphPad Prism | GraphPad | Version 6.00 |