Análise de marcha de baixo custo para fenotipagem comportamental de modelos de camundongo de doença neuromuscular
Summary
A análise de pegada é uma alternativa de baixo custo para programas digitalizados de análise da marcha para pesquisadores que quantifiquem anormalidades de movimento em camundongos. Devido à sua velocidade, simplicidade e potencial longitudinal, é ideal para a fenotipagem comportamental de modelos de mouse.
Abstract
A medida da locomoção animal é uma ferramenta comportamental comum usada para descrever o phenotype de uma doença, de um ferimento, ou de um modelo de droga dado. O método de baixo custo da análise da marcha demonstrado aqui é uma medida simples, mas efetiva, de anormalidades da marcha em modelos murinos. As pegadas são analisadas pintando os pés de um rato com a pintura washable não-tóxica e permitindo que o assunto ande através de um túnel em uma folha de papel. O projeto do túnel do teste aproveita-se do comportamento natural do rato e de sua afinidade para lugares escuros pequenos. O comprimento da passada, a largura da passada e a propagação do dedo do pé de cada mouse são facilmente medidos usando uma régua e um lápis. Este é um método bem estabelecido e confiável, e gera várias métricas que são análoga aos sistemas digitais. Esta aproximação é sensível bastante para detectar mudanças no Stride cedo na apresentação do phenotype, e devido a sua aproximação não invasora, permite o teste dos grupos através da vida-extensão ou da apresentação fenotípica.
Introduction
A locomoção requer coordenação neurológica e musculoesquelética complexa, e déficits em um único aspecto das vias motoras podem produzir anormalidades observáveis da marcha1,2. A análise da marcha é uma ferramenta crítica para pesquisadores testando modelos de mouse, pois fornece dados comportamentais quantificáveis sobre como uma determinada doença, lesão ou droga impacta o movimento de um animal3. No entanto, a análise de marcha digitalizada requer a compra de uma esteira, uma câmera e software associado, que pode ser proibitivamente caro para os pesquisadores. A análise da marcha é freqüentemente usada intermitentemente para rastrear mudanças longitudinais na função motora, podendo, portanto, ser difícil justificar a despesa se usada esporadicamente4. Embora as análises digitalizadas possam fornecer métricas de marcha mais detalhadas do que a análise de pegada simples, essas medidas mais complexas nem sempre são necessárias ou relevantes para a caracterização de um fenótipo comportamental5.
Aqui apresentamos um método de análise de pegada manual de baixo custo como uma alternativa rápida e sensível aos programas digitalizados de análise da marcha6,7. A análise manual da pegada foi demonstrada para detectar diferenças significativas da marcha em uma multidão de modelos da doença de murino4,7,8,9,10,11 ,12,13,14,15,16,17, e em pelo menos um caso, este método de baixo custo identificou mudanças na marcha que Não foram detectados por um programa comum de análise de marcha digitalizada12. O custo total dos materiais é nominal e pode ser facilmente adaptado a outros modelos de pesquisa de roedores.
Embora existam muitas métricas de marcha diferentes das quais os dados podem ser desenhados, o método que descrevemos concentra-se em três métricas específicas: comprimento da passada, largura da passada (também conhecida como “largura da faixa”) e propagação do dedo do pé. É importante notar que os parâmetros a serem avaliados devem ser determinados numa base modelo a modelo. Este método de análise da marcha não é projetado para medir a função cognitiva, e não é recomendado para estudos que exijam medições biomecânicas complexas da marcha16.
Nós apresentamos dados comportáveis de uma coorte de ratos pre-e borne-sintomáticos que modelam a atrofia muscular espinal e bulbar X-lig (SBMA), uma doença neuromuscular caracterizada pela degeneração do neurónio de motor e pela atrofia do músculo. Estes ratos desenvolvem deficits progressivos no porte que coincidem com o início de outros phenotypes doença-específicos. Isso demonstra a validade e especificidade desse método, e confirma que pode discriminar de forma confiável entre animais afetados e não afetados.
Os camundongos experimentais deste estudo foram 2,5 (pré-sintomáticos) e camundongos transgênicos com 9 meses de idade (pós-sintomático) fxAR121 em um fundo C57BL/6 (nexpt= 12). Este modelo foi gerado em nosso laboratório e foi caracterizado inteiramente como um modelo poderoso do rato de SBMA9. Os littermates não transgênicos foram utilizados como controles (nCtrl= 8). A SBMA é uma doença limitada ao sexo, que se manifesta inteiramente em machos, de modo que os camundongos machos foram utilizados exclusivamente para este estudo. Durante as etapas de planejamento, os pesquisadores devem levar em consideração as considerações do sexo dos institutos nacionais de saúde como uma variável biológica para determinar os tamanhos dos grupos e a composição18.
Protocol
Representative Results
Discussion
Usando o método de análise de marcha de baixo custo descrito acima, mostramos com sucesso a identificação de vários parâmetros de disfunção da marcha em idades pós-sintomáticas no modelo de mouse BAC fxAR121 da SBMA. As diminuições no comprimento da passada são consistentes com os estudos anteriores de SBMA de modelos do rato e de pacientes humanos9. Nós igualmente mostramos pela primeira vez que há umas diferenças significativas na propagação do dedo do pé do Hind-membro em rat…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores desejam agradecer à A.M. pela assistência de identificação animal. Este trabalho foi apoiado por subsídios dos institutos nacionais de saúde dos EUA (R01 7 RF1 AG057264 para A.R.L.S. e C.J.C. e R01 NS100023 para a. R. L. S) e a associação de distrofia muscular (subsídio de pesquisa básica para A.R.L.S., subsídio de desenvolvimento para C.J.C.).
Materials
| Caliper | n/a | n/a | must have markings down to 0.1 mm |
| Craft Glue | E6000 | n/a | |
| Footprint Paint (Tempera Paint) | Artmind | n/a | must be non-toxic |
| Round Barrel Paintbrushes | Symply Simmons | n/a | 0.5 cm diameter |
| Ruler | n/a | n/a | must have markings down to millimeters |
| Scoring Paper (Watercolor Pads) | Canson | n/a | cut to size |
| Tunnel and Goal Chamber | Interstate Plastics | n/a | cut to size |
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