Sagittalplanet kinematisk gånganalys i C57BL/6 möss som utsätts för MOG35-55 inducerad Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

Gång är en serie av repetitiva rörelser används för att uppnå locomotion. Gait består av steg cykler, som delas in i två faser: fasen hållning, vilket är när foten rör sig bakåt på marken att driva de kroppen framlänges; och swing fasen, där foten är avstängd på marken och rör sig framåt. Störningar av gångart är hallmark funktioner av många neurodegenerativa sjukdomar, till exempel ryggmärgsskada (SCI), multipel skleros (MS), amyotrofisk lateralskleros (ALS), Parkinsons sjukdom (PD) och stroke; prekliniska djurmodeller av dessa sjukdomar sammanfatta ofta deras respektive gait nedskrivningar¹. De grundläggande kontrollmekanismerna för förflyttning i möss har varit intensivt studerade^2,3. Dessutom finns det musmodeller av många människors neurologiska⁴. Gånganalys hos möss är därför en attraktiv metod att mäta flera aspekter av motoriska brister som har kända anatomiska korrelat. Studien av gångart i musmodeller kan ge insikter i neuropatologiska baserna av rörelseapparaten underskott i neurodegenerativa sjukdomar och möjliggöra identifiering av potentiella behandlingar.

Några tekniker som har använts för att mäta rörelser hos gnagare inkluderar visuell inspektion (t.ex., Basso mus skala⁵ och öppet fält test⁶) och analys av gångart från den ventrala plan⁷. Mer nyligen, metoder för att mäta sagittalplanet kinematik av bakbenet rörelser har vunnit popularitet eftersom de innehåller mer information om utförandet av rörelsen och följaktligen är mer känsliga för subtila förändringar i gångarten^{8, 9 , 10 , 11}. kinematisk tekniker som utvecklats för att studera bakbenet rörelse i sagittalplanet medan du går på ett löpband^9,12 har studerats i samband med SCI, ALS, traumatiska kortikala skador, stroke, och Huntingtons sjukdom^{8,9,10,11,13,14,15,16}. Dessa tekniker har däremot sett begränsad användning i studien av rörelseapparaten underskott för musmodeller av multipel skleros¹⁷.

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) är den vanligaste musmodellen MS¹⁸. De två huvudsakliga metoderna framkalla EAE är via aktiv eller passiv inympning. I aktiva EAE, är möss immuniserats med myelin antigener, orsakar autoreaktiva T cell-medierad neuroinflammation och demyelinisering i ryggmärgen och lillhjärnan. Passiva EAE, däremot, induceras genom att överföra autoreaktiva T celler från en mus med aktiva EAE till en naiv mus¹⁹. Som beskrivs på andra ställen, de sjukdomsförlopp och neuropatologi påverkas av det centrala nervsystem (CNS) antigenen och mus Sila^{20,21,22,23,24 ,25}. I EAE experiment injiceras kontroll möss med komplett Freund’s adjuvans (CFA) utan myelin antigenet. EAE kännetecknas av stigande förlamning som börjar med svans svaghet och kan potentiellt innebära frambenen, vilket resulterar i ataxi och förlamning²⁰. Vi har nyligen kännetecknas gait förändringar i C57Bl/6 möss utsätts för myelin oligodendrocyte glykoprotein 35-55 (MOG_35-55)-inducerad EAE. Dessa studier har visat gånganalys att vara överlägsen än klassiskt beteendeanalys eftersom avvikelser från normal fotled rörelse är starkt korrelerade med graden av vit substans förlust i ländryggen ryggmärgen av EAE möss²⁶. Styrkan i sambandet mellan vit substans förlust och två andra traditionella beteendemässiga åtgärder (kliniska scoring och rotarod) var däremot mycket svagare²⁶.

Här beskriver vi användningen av kinematisk gånganalys att upptäcka rörelse underskott i sagittalplanet EAE möss gå på ett löpband. Fem reflekterande markörer placerades på en bakbenet att identifiera rörelse av höft, knä och fotled lederna i höghastighetståg videoinspelningar. Rörelse analysprogramvara användes för att extrahera kinematiska data om gemensamma utflykter. Nyttan av dessa tekniker för att kvantifiera rörelse underskott för MOG_35-55 modellen av EAE diskuteras. Dessa tekniker är också tillämpliga på studiet av gait underskott i andra musmodeller av neurodegenerativa sjukdomar.