تقييمات السلوكية للحركة عفوية في نموذج مورين MPTP الناجمة عن مرض باركنسون
Summary
يصف لنا إنشاء نموذج مورين لمرض باركنسون باستخدام مبتب، وتقييمات السلوكية باستخدام الاسطوانة والاختبارات الميدانية مفتوحة لقياس وظيفة الحركة. ثم نستخدم لدوبا كمثال واحد لإظهار كيفية تطبيق هذا النموذج في دراسة المخدرات PD.
Abstract
مرض باركنسون (PD) مرض اضطراب الأعصاب مشتركة، مما تسبب في ظاهرة تهتز، والصلابة، وبطء حركة والخرف. 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (مبتب) يمكن أن يؤدي إلى بعض الأعراض مثل الرعاش عن طريق تدمير الخلايا العصبية تتميز في المادة الرمادية في الدماغ. وهكذا استخدمت لإنشاء نماذج PD في مختلف الدراسات الحيوانية. هنا، تظهر الفئران حقن مبتب (20 مغ/كغ/يوم) لمدة سبعة أيام والاختبارات السلوكية تتم في اليوم الثامن. هذا النموذج هو تكييف كفاءة في دراسة PD. وتشمل الاختبارات السلوكية هنا واختبار اسطوانة فتح الحقل. التجربة اسطوانة تستخدم للكشف عن الحيوانات القدرة على رفع براثنهم الجبهة عندما وضعت في بيئة مختلفة. كما PD تظهر الفئران نموذجية شاملة – الماوس الأقواس ظهرها – عدد مخلب الحمولات النقصان. من السهل تنفيذ هذا الاختبار. اختبار حقل مفتوح يستخدم للكشف عن مقدار الوقت تقضيه الفئران على تشغيل، والمشي، وتبقى غير متحرك. نقوم بتحليل حركات الحيوانات في حقل مفتوح باستخدام البرمجيات والحصول على البيانات. وأخيراً، نحن نستخدم لدوبا، واحدة من الأكثر استخداماً المخدرات PD، كمثال واحد لإظهار كيفية تطبيق هذا النموذج على دراسة المخدرات PD. نتائجنا تشير إلى أن يستحث السمية العصبية MPTP العجز الحركي الذي يمكن تخفيفه لدوبا.
Introduction
مرض باركنسون (PD)، واحد من الأمراض الأكثر شيوعاً بين الأفراد الأكبر سنا، وهي طويلة الأجل الأعصاب اضطراب1. المرضى تظهر دائماً ظاهرة تهز، والصلابة، وبطء حركة والخرف التي تزداد سوءا على مر الزمن2. الأعراض الأخرى بما في ذلك الحواس، والنوم، ومشاكل عاطفية كما يشيع لوحظت2. قضية PD لا يزال غير واضح، ولكن يعتقد عموما تشمل العوامل الوراثية والبيئية على السواء، مما يدفع الخسارة تتميز الخلايا العصبية في المادة الرمادية في المادة3، وتطوير هيئات ليفي ونيوريتيس ليفي في مناطق مختلفة من الدماغ4.
بين دراسات PD، هو تكييف 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)5 على نطاق واسع في إعادة بعض الأعراض PD في النماذج التجريبية. في عام 1984، وجد لانغستون et al. أولاً أن حقن مبتب في القرود السنجاب أسفرت باركينسون6. على الرغم من أن نموذج القوارض MPTP لا تظهر وجود هيئات ليفي، وهي العلامات البيولوجية لشعبة المشتريات، يسبب MPTP أعراض باركنسون تشبه بتدمير الخلايا العصبية تتميز في المادة الرمادية في الدماغ7. مقارنة بسائر المخدرات النموذجي ل PD كتلك الناجمة عن 6-هيدروكسيدوباميني (6-أوهدا)8 و 1-الميثيل-4-فينيلبيريدينيوم (MPP +)9، حقن مبتب من السهل لتنفيذ ونموذج MPTP وقتاً أقل. الفئران تتلقى حقن مبتب (20-30 ملغ/كغ/يوم) لمدة سبعة أيام، والاختبارات السلوكية تتم في اليوم الثامن10.
اختبار حقل مفتوح11 تضعها كالفن س. هول، طائرة أمريكية12لأول مرة. في دراسات مختلفة، ويتم اختبار أنواع مختلفة من السلوكيات. في البحوث التي تركز على أمراض باركنسون والسلوكيات مثل أنشطة الحركة وسرعة الحركة يتم اختبارها لمعرفة إذا كان يتأثر الحيوان القدرة على التحرك في جميع أنحاء. بالمقارنة مع الأساليب الأخرى المستخدمة لاختبار إنشاء الحيوانات PD، اختبار حقل مفتوح من السهل للاضطلاع بسبب بسيط للمعدات اللازمة، ويمكن استخدام برمجيات تحليل النماذج والبيانات (مثلاً، MATLAB، Excel) لجمع والرسم البياني بسهولة البيانات. أيضا، هو معامل التباين صغيرة نسبيا13، مما يعني أن نتيجة الاختبار الميداني مفتوحة يمكن الاعتماد عليها. وهناك ميزة أخرى عبر طرق أخرى أن السلوكيات المدرجة في هذه التجربة سهلة للتمييز؛ الفئران يمكن أن تكون أما تشغيل أو المشي أو لا يزال قائما. عادة ما يمكن استخدام اختبار حقل مفتوح على القوارض عندما يحتاج الباحث تقييم الحراك في هذا الموضوع.
ويسمى أيضا اختبار اسطوانة اختبار الاستخدام غير المتناظر للأمامية. عندما تم تصميم هذا الاختبار لأول مرة، فإنه كان يستخدم لاختبار الاستخدام غير المتناظر للفئران واﻷمامية14. هنا، يمكننا استخدام هذا الاختبار لتحليل قدرة الحيوان على تمتد خارج واستخدام كل من به الأمامية لاستكشاف محيطة الجديد. عند تلف الرمادية في الدماغ والمخطط الإحضار التي مبتب في المخ، يميل إلى قوس ظهره الحيوان ويصبح أقل احتمالاً لتمتد واستكشاف البيئة غير معروف. هذا الاختبار من السهل تنفيذها ويمكن أن يعطي نتائج أولية. إلا أن هذا الاختبار قد تقلب الداخلية عالية، حيث أنه يستخدم عادة مع جنبا إلى جنب مع غيرها من التجارب السلوك.
أخذ لدوبا، وهو يعرف أيضا باسم ليفودوبا أو لام-3 و 4-ديهيدروكسيفينيلالانيني، طريقة شائعة لعلاج مرض باركنسون منذ قضية واحدة من شعبة المشتريات هو انخفاض الدوبامين في. لدوبا هو سلف الدوبامين. ولكن بخلاف الدوبامين، من عبور حاجز الدم في الدماغ، مما يعني أنه سيكون أكثر فعالية في زيادة تركيز الدوبامين في منطقة الدماغ. بعد ذلك يعبر حاجز الدم في الدماغ، يتم تحويل لدوبا إلى الدوبامين decarboxylase الأحماض الأمينية ل15.
هنا يصف لنا بقياس وتحليل وظيفة المحركات في PD MPTP الناجمين عن نموذج الفئران باستخدام اختبار اسطوانة14 واختبار حقل مفتوح تم تعديل. ونحن إدارة لدوبا كمثال واحد لإظهار كيفية تطبيق هذا النموذج في دراسة المخدرات PD. نتائجنا تشير إلى أن يدفع MPTP العجز الحركي الذي يمكن تخفيفه لدوبا.
Protocol
Representative Results
Discussion
بسبب تدمير الخلايا العصبية تتميز في المادة الرمادية في الدماغ، يسبب MPTP أعراض باركنسون تشبه في الفئران7. لدوبا هي المخدرات الأكثر تفضيلاً للمشتريات من أي وقت مضى منذ أن الاستخدام السريري، لأنها تساعد في الحفاظ على نشاطاته اليومية كالمعتاد في المرضى مع PD، مع القمع الفعال لشذوذ…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وتمول عملنا “برامج التدريب الجامعية تيانجين” للابتكار وروح المبادرة (المنحة رقم 63183004). وبدأ هذا المشروع في “الدولة مفتاح المختبرات الطبية الكيميائية علم الأحياء” في جامعة نانكاى. الكتاب يعلن أن هناك أي تعارض في المصالح.
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 |
Referências
- 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. Neurociência. 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).
