Impairment in olfactory function is a common feature in many neurodegenerative disorders including Parkinson, Alzheimer, and Huntington diseases. In the present article, we describe a set of tests for assessing olfaction discrimination and detection in mice that can be used to measure olfactory abilities in mouse models of neurodegenerative diseases.
In many neurodegenerative diseases and particularly in Parkinson’s disease, deficits in olfaction are reported to occur early in the disease process and may be a useful behavioral marker for early detection. Earlier detection in neurodegenerative disease is a major goal in the field because this is when neuroprotective therapies have the best potential to be effective. Therefore, in preclinical studies testing novel neuroprotective strategies in rodent models of neurodegenerative disease, olfactory assessment could be highly useful in determining therapeutic potential of compounds and translation to the clinic. In the present study we describe a battery of olfactory assays that are useful in measuring olfactory function in mice. The tests presented in this study were chosen because they measure olfaction abilities in mice related to food odors, social odors, and non-social odors. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of Parkinson’s disease as well as in testing potential disease-modifying therapies.
Olfactorische dysfunctie wordt gelinkt aan een aantal neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekte van Parkinson (PD), ziekte van Alzheimer en ziekte van Huntington 1. In PD, olfactorische stoornissen omvatten tekorten in geur identificatie, opsporing, en discriminatie en zijn te vinden in maximaal 70-95% van de patiënten 2-5. Deze tekorten kunnen voorafgaan aan de kardinaal motorische symptomen van PD met maximaal 4 jaar, wat aangeeft dat olfactorische dysfunctie de vroege stadia van PD 6-10 kunnen duiden. Het vroege optreden van olfactorische tekorten in PD heeft geleid tot een grote belangstelling voor olfactorische dysfunctie en de onderliggende mechanismen die betrokken zijn. In preklinische studies in knaagdieren kan olfactorische dysfunctie gevoelig uitkomstmaat om het therapeutisch potentieel van nieuwe therapeutische strategieën voorspellen.
Veel tests zijn ontworpen en uitgebreid gebruikt om sensomotorische stoornissen karakteriseren in modellen voor de PD en test het therapeutisch potentieel van nieuwe behandelingen 11-15. Hoewel olfactorische tekorten goed gedocumenteerd in PD, olfactorische functie niet routinematig gemeten in vele modellen. Deze weergave verandert echter met de ontdekking van genetische vormen van PD en meer geaccepteerd idee dat PD is een systemische aandoening die meer dan sensorimotorische functie. Momenteel zijn er tal van studies in genetische muismodellen van PD en andere neurodegeneratieve aandoeningen, die nu onder meer de analyse van reukzin in de karakterisering 16-24. Gezien het toenemende belang van olfactorische dysfunctie bij neurodegeneratieve aandoeningen, zochten wij een batterij van olfactorische tests die kunnen worden gebruikt om nieuwe modellen van neurodegeneratie en testen potentiële disease modifying therapieën karakteriseren in preklinische studies assembleren. De in deze studie beschreven tests zijn gebruikt in zowel de karakterisering en preklinische studies 18,25.
De tests Highlighted in deze studie is aangetoond gevoelig detecteren olfactorische dysfunctie in een vaak gebruikt alpha-synuclein overexpressie muismodel van de ziekte van Parkinson 18 zijn. Zij omvatten het begraven pellet-test 26,27, een aangepaste versie van het blok testen 23,24,28,29, en de gewenning / dishabituation-test 30. Het is belangrijk op te merken dat er verschillende aanpassingen van de in deze studie beschreven tests die gevoelig maatregelen van olfactorische functie in muizen, degenen die in deze studie zijn de proeven ons laboratorium heeft de ervaring met en routinematig gebruik.
Elk van de in deze studie beschreven worden gemeten verschillende aspecten van olfactorische functie in muizen. Het begraven pellet test meet het voedsel motivatie aspect van reukzin, het testen van het vermogen van de honger (voedsel beperkt, geen voedsel beroofd) muizen een smakelijk stukje gezoete ontbijtgranen begraven onder beddengoed detecteren. Het blok test meet meer sociale aspect van olfactorische functie testen of muizen te maken tussen eigen geur en die van een soortgenoten. De gewenning / dishabituation-test beoordeelt het vermogen van de muis te maken tussen bekende en nieuwe, onschadelijke geuren. Meerdere proeven is belangrijk bij het karakteriseren van een nieuw model omdat afwijkingen in levensmiddelen motivatie of angst kunnen bijdragen aan verschillen waargenomen in mutante muizen in vergelijking met controles. Bijvoorbeeld, als alleen het blok proef wordt uitgevoerd en verminderde snuiven van het blok dat is de geur van een andere muis is waargenomen, is het onduidelijk of er een olfactheugen tekort of een verhoogde angst reactie op de soortgenoten die kunnen leiden tot het vermijden van dat blok. Wanneer meerdere tests worden uitgevoerd en tekorten worden waargenomen in alle tests, het versterkt een interpretatie van olfactorische impairment. Echter, als verschillen worden waargenomen in slechts een test, maar niet de anderen dan is er misschien een meer subtiele olfactorische impairment zijn, maar het zal van essentieel belang om uit te sluiten andere verklaringen zijn (dat wil zeggen, verbeterde angst of levensmiddelen met verminderde motivatie). Bijkomende belangrijke factoren om in gedachten te houden bij het testen van olfactorische functie muizen onder de achtergrond stam en het geslacht van de muizen. Verschillende genetische achtergrond stammen (dwz, C57BL / 6, DBA, etc.) kunnen diepgaande effecten op muis gedrag Daarom wordt het aanbevolen om elk protocol in wildtype muizen van dezelfde achtergrond passen voordat het gehele experiment. Ook wordt aanbevolen dat de mannelijke en vrouwelijke muizen afzonderlijk getest worden van elkaar, omdat de mannelijke olfactorische systeem is hoogly gevoelig voor vrouwen in estrous en olfactorische detectie van een vrouw in estrous kunnen interfereren met de prestaties in alle drie de tests.
Sommige stappen zijn absoluut essentieel om te volgen bij het testen van de reukzin bij muizen. Het is belangrijk bewust van de geuren de onderzoeker introduceert de dieren. Het dragen van handschoenen voor de procedures is essentieel en het veelvuldig wisselen van handschoenen tussen dieren is vereist. Het is altijd een goede gewoonte voor de experimentator niet cologne of parfum dragen op reukzin testdagen. Sommige delen van de procedure star zijn, zijn er andere onderdelen die kunnen worden gewijzigd en aangepast zonder dat de geldigheid of de gevoeligheid van de test. Bijvoorbeeld kan het aantal gewenning proeven worden verhoogd of verlaagd afhankelijk van de stam van muizen getest en hoe snel ze wennen aan de stimuli. De belangrijkste beperking van deze tests is dat ze allemaal worden aangedreven door een vorm van motivatie, of het voedsel of sociale, waardoorhet moeilijk om volledig uit te sluiten van anomalieën in de motivatie als een verklaring bij een veranderde respons waargenomen. Dit kan worden geminimaliseerd door het analyseren bijkomende parameters, zoals activiteit tijdens het testen en tijd stimuli benaderen.
Eenmaal onder de knie, kan de test eenvoudig worden gebruikt in het onderzoek van het fenotype van nieuwe muismodellen van neurodegeneratieve ziekte. Bovendien kunnen de tests die de hoogste macht worden opgenomen in preklinische studies testen potentiële geneesmiddelen (voor een voorbeeld zie ref. 25).
The authors have nothing to disclose.
This protocol follows any and all animal care and use guidelines and regulations set by IACUC at the University of Cincinnati. This work is funded by NIH/NINDS NS07722 and the Gardner Family Center for Parkinson’s Disease and Movement Disorders.
Cap'n Crunch | Quaker Oats | 3E+10 | |
Wooden Blocks | Lara’s Crafts | 10144 | |
Flavor Extracts | Kroger | Almond: 011110664716 | |
Anise: 011110615619 | |||
Banana: 011110669919 | |||
Coconut: 011110669889 | |||
Lemon: 011110669957 | |||
Orange: 0011110669964 | |||
Tissue Cartridges | Sigma-Aldrich | Z672122-500EA | Manufactured by Simport no: M490-2 |
Cotton Balls | Kroger | 1.1111E+10 | |
Mouse Cages | Ancare | 19 x 29 x 12.7 cm | |
Camcorder | Sony | HDR-HC9 | |
MiniDV Tapes | Sony DVC premium | 2.7243E+10 | 60 minute long play |