Nörodejeneratif Hastalığının fare modelleri için koku alma Tahliller
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
Koku fonksiyon bozukluğu, Parkinson hastalığı (PD), Alzheimer hastalığı ve Huntington hastalığı dahil olmak üzere nörodejeneratif hastalıkların 1 bir dizi ile bağlantılıdır. PD yılında, koku bozuklukları koku tanımlama, algılama ve ayrımcılık açıkları yer almaktadır ve hastaların 2-5 70-95% kadar bulunur. Bu açıkları koku bozukluğu PH 6-10 erken evrelerini belirleyebilir belirten kadar 4 yıl PH kardinal motor semptomları öncüsü olabilir. PH'nda koku açıklarının erken oluşumu koku disfonksiyonu bir ilgiyle ve yer altında yatan mekanizmaların yol açmıştır. Kemirgenlerde preklinik çalışmalarda, koku disfonksiyon yeni tedavi stratejilerinin terapötik potansiyelini tahmin etmek duyarlı bir sonuç ölçüsü olabilir.
Çoğu testler yaygın olarak tasarlanmış ve PD kemirgen modellerinde ve TES için sensorimotor bozuklukları karakterize etmek için kullanılmaktadıryeni tedavilerin 11-15 terapötik potansiyelini t. Koku açıkları iyi PH belgelenen olsa, koku fonksiyonu rutin birçok model ölçülen olmamıştır. Bu görüş PD genetik formları keşif ve PD sadece duyu ve motor fonksiyonda daha etkileyen sistemik bir hastalık olduğunu daha kabul kavramı ile olsa değişiyor. Şu anda, şimdi karakterizasyonu 16-24 içinde olfaksiyon analizini içerir PD ve diğer nörodejeneratif hastalıkların genetik fare modellerinde çok sayıda çalışma vardır. Nörodejeneratif bozukluklarda koku disfonksiyon artan ilgi ile birlikte, klinik çalışmalarda nörodejenerasyon yeni modellerin yanı sıra testi, özellikle potansiyle immunomodülatörlerin karakterize etmek için kullanılabilir koku testlerin bir pil monte çalıştı. Bu çalışmada anlatılan deneyler karakterizasyonu ve klinik öncesi çalışmalarda 18,25 hem de kullanılmıştır.
Testler highliBu çalışmada ağirlikli Parkinson hastalığının 18 bir sık kullanılan alfa-sinüklein Aşırı miktarda fare modelinde koku işlev bozukluğunu belirlemek hassas olduğu gösterilmiştir. Onlar gömülü pelet testi 26,27, blok testi 23,24,28,29 uyarlanmış versiyonu, ve alışkanlık / dishabituation testini 30 içermektedir. Bu farelerde koku fonksiyonu hassas tedbirler vardır, bu çalışmada tanımlanan testlerin çeşitli uyarlamalar olduğunu not etmek önemlidir, bu çalışmada vurgulanan olanlar testler laboratuar ile en deneyime sahiptir ve rutin kullanımı vardır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada tanımlanan testlerin her farelerde koku fonksiyonunun farklı yönlerini ölçmek. Gömülü pelet testi yatak altında gömülü şekerli tahıl lezzetli parça algılamak için (sınırlı gıda değil, gıda yoksun) aç yeteneğini farenin test, koku duyusunun gıda motivasyon yönünü ölçer. Blok test için kendi kokusu ve conspecific bu arasında ayrım yapmak için fareler yeteneği test koku fonksiyonunun sosyal açıdan daha ölçer. Alışma / dishabituation testi, tanıdık ve yeni zararsız kokular arasında ayrım fare yeteneğini değerlendirir. Gıda motivasyon ya da korkuya anomaliler kontrollere göre mutant farelerde gözlemlenen farklılıkların katkıda çünkü yeni bir model karakterize ederken birden testler kullanılarak önemlidir. Sadece blok testi yapılır ve başka bir fare koku gözlenmektedir olan bloğun koklama azalmıştır Örneğin, bir olfact olup olmadığı açık değildirORY azalması veya bu bloğun kaçınma yol açabilir conspecific gelişmiş bir korku yanıt. Çoklu testler yapılır ve açıkları tüm testlerde bakıldığında, kuvvetle koku bozukluğunun bir yorumunu destekler. Farklılıklar değil diğerleri sadece bir test görülmektedir Ancak, o zaman daha incelikli bir koku bozukluğu olabilir ama diğer açıklamaları ekarte etmek gerekli olacaktır (yani, gelişmiş korku veya azaltılmış gıda motivasyon). Koku fonksiyonu fareler test ederken aklınızda tutmak için ek önemli faktörler farelerin arka gerginlik ve seks içerir. Farklı genetik arka plan suşları (yani, C57BL / 6, DBA, vs) tüm deney yapmadan önce, aynı arka wild tip farelerde her protokolü adapte tavsiye edilir, bu nedenle fare davranışı üzerinde derin etkileri olabilir. Ayrıca, erkek koku alma sistemi, yüksek olduğu için, erkek ve dişi farenin birbirinden ayrı ayrı test edilmesi önerilmektedirKızışma bir kadın estroz ve koku algılama kadınlarda duyarlı ly her üç testlerde performansı olumsuz etkileyebilir.
Bazı adımlar farelerde koku alma duyusunu test ederken takip etmek kesinlikle önemlidir. Bu deneyci hayvanlara tanıtan kokuların farkında olmak önemlidir. Prosedürler için eldiven giyen hayvanlar arasındaki eldiven temel ve sık değişen yeterlidir. Her zaman koku alma testi günlerde kolonya veya parfüm giymek değil deneyci için iyi bir uygulamadır. Işlemin bazı bölümleri esnek olsa da, testin doğruluğunu veya hassasiyetini azaltmadan değiştirilebilir ve uyarlanabilir başka parçalar vardır. Örneğin, alışkanlık deneme sayısı artabilir ya da farelerin gerginlik bağlı olarak test edilen azalmış ve ne kadar hızlı onlar uyaranlara alışmakta. Bu testlerin önemli kısıtlılığı hepsi bazı motivasyon formu ile tahrik olmasıdır, o yiyecek ya da sosyal, yapım olacakdeğişmiş bir tepki gözlenen zor tamamen bir açıklama olarak motivasyon anormallikleri ekarte etmek. Bu test ve uyaranlara yaklaşım süre içinde böyle bir faaliyet olarak ek parametreleri analiz ederek minimize edilebilir.
Hakim sonra, testler kolayca nörodejeneratif hastalığın yeni fare modelleri fenotipini incelenmesinde kullanılabilir. Buna ek olarak, yüksek güç testleri muhtemel terapötik test klinik çalışmalarda dahil edilebilir (örnek için bakınız Ref. 25).
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 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 |
References
- Hawkes, C. Olfaction in neurodegenerative disorder. Adv. Otorhinolaryngol. 63, 133-151 (2006).
- Ward, C., Hess, W., Calne, D. Olfactory impairment in Parkinson’s disease. Neurology. 33, 943-946 (1983).
- Doty, R., Stern, M., Pfeiffer, C., Gollomp, S., Hurtig, H. Bilateral olfactory dysfunction in early stage treated and untreated idiopathic Parkinson’s disease. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 55, 138-142 (1992).
- Doty, R., Deems, D., Stellar, S. Olfactory dysfunction in parkinsonism: a general deficit unrelated to neurologic signs, disease stage, or disease duration. Neurology. 38, 1237-1244 (1988).
- Tissingh, G., et al. Loss of olfaction in de novo and treated Parkinson’s disease: possible implications for early diagnosis. Movement Disorders. 16 (1), 41-46 (2001).
- Montgomery, E., Baker, K., Lyons, K., Koller, W. Abnormal performance on the PD test battery by asymptomatic first-degree relatives. Neurology. 52, 757-762 (1999).
- Berendse, H., et al. Subclinical dopaminergic dysfunction in asymptomatic Parkinson’s disease patients’ relatives with a decreased sense of smell. Ann. Neurol. 50 (1), 34-41 (2001).
- Ponsen, M., Stoffers, D., Booij, J., van Eck-Smit, B., Wolters, E., Berendse, H. Idiopathic hyposmia as a preclinical sign of Parkinson’s disease. Ann. Neurol. 56, 173-181 (2004).
- Langston, J. The Parkinson’s complex: parkinsonism is just the tip of the iceberg. Ann. Neurol. 59 (4), 591-596 (2006).
- Ross, G., et al. Association of olfactory dysfunction with risk for future Parkinson’s disease. Ann. Neurol. 63, 167-173 (2008).
- Fleming, S., et al. Early and progressive sensorimotor anomalies in mice overexpressing wild-type human alpha-synuclein. J. Neurosci. 24, 9434-9440 (2004).
- Fleming, S., Ekhator, O., Ghisays, V. Assessment of sensorimotor function in mouse models of Parkinson’s disease. J. Vis. Exp. , e50303 (2013).
- Schallert, T., Tillerson, J. L. Intervention strategies for degeneration of DA neurons in parkinsonism: Optimizing behavioral assessment of outcome. Central Nervous System Diseases. , 131-151 (2000).
- Whishaw, I., O’Connor, W., Dunnett, S. The contributions of motor cortex, nigrostriatal dopamine and caudate-putamen to skilled forelimb use in the rat. Brain. 109 (5), 805-843 (1986).
- Schwarting, R., Huston, J. The unilateral 6-hydroxydopamine lesion model in behavioral brain research. Analysis of functional deficits, recovery and treatments. Prog Neurobiol. 49 (3), 215-266 (1996).
- Glasl, L., et al. Pink1-deficiency in mice impairs gait, olfaction and serotonergic innervation of the olfactory bulb. Experimental Neurology. 235, 214-227 (2012).
- Kim, Y., Lussier, S., Rane, A., Choi, S., Andersen, J. Inducible dopaminergic glutathione depletion in an α-synuclein transgenic mouse model results in age-related olfactory dysfunction. Neuroscience. 172, 379-386 (2011).
- Fleming, S., Tetreault, N., Mulligan, C., Huston, C., Masliah, E., Chesselet, M. Olfactory deficits in mice overexpressing human wildtype alpha-synuclein. The European Journal of Neuroscience. 28 (2), 247-256 (2008).
- Nuber, S., et al. A progressive dopaminergic phenotype associated with neurotoxic conversion of α-synuclein in BAC-transgenic rats. Brain. 136 (2), 412-432 (2013).
- Macknin, J., Higuchi, M., Lee, V., Trojanowski, J., Doty, R. Olfactory dysfunction occurs in transgenic mice overexpressing human tau protein. Brain Res. 1000, 174-178 (2004).
- Lazic, S., et al. Olfactory abnormalities in Huntington’s disease: decreased plasticity in the primary olfactory cortex of R6/1 transgenic mice and reduced olfactory discrimination in patients. Brain Res. 1151, 219-226 (2007).
- Wesson, D., Wilson, D., Nixon, R. Should olfactory dysfunction be used as a biomarker of Alzheimer’s disease?. Expert Review of Neurotherapeutics. 10 (5), 633-635 (2010).
- Taylor, T., Caudle, W., Miller, G. VMAT2-deficient mice display nigral and extranigral pathology and motor and nonmotor symptoms of Parkinson’s disease. Parkinsons Dis. 2011, 124-165 (2011).
- Tillerson, J., Caudle, W., Parent, J., Gong, C., Schallert, T., Miller, G. Olfactory discrimination deficits in mice lacking the dopamine transporter or the D2 dopamine receptor. Behav. Brain Res. 172, 97-105 (2006).
- Fleming, S., et al. A pilot trial of the microtubule-interacting peptide (NAP) in mice overexpressing alpha-synuclein shows improvement in motor function and reduction of alpha-synuclein inclusions. Mol. Cell. Neurosci. 4, 597-606 (2011).
- Crawley, J. . What’s Wrong with My Mouse? Behavioral Phenotyping of Transgenic and Knockout Mice. , (2000).
- Nathan, B., Yost, J., Litherland, M., Struble, R., Switzer, P. Olfactory function in apoE knockout mice. Behav. Brain Res. 150, 1-7 (2004).
- Spinetta, M., et al. Alcohol-induced retrograde memory impairment in rats: prevention by caffeine. Psychopharmacology. 201 (3), 361-371 (2008).
- Bielsky, I., Hu, S., Szegda, K., Westphal, H., Young, L. Profound impairment in social recognition and reduction in anxiety-like behavior in vasopressin V1a receptor knockout mice. Neuropsychopharmacology. 29, 483-493 (2004).
