Induktion und Bewertung von Levodopa-induzierten Dyskinesien in einem Rattenmodell der Parkinson-Krankheit
Summary
Dieser Artikel beschreibt Methoden zur Induktion und Bewertung von Levodopa-induzierten Dyskinesien in einem Rattenmodell der Parkinson-Krankheit. Das Protokoll bietet detaillierte Informationen über die Intensität und Häufigkeit einer Reihe von dyskinetischen Verhaltensweisen, sowohl dystonisch als auch hyperkinetisch, und bietet ein zuverlässiges Werkzeug zum Testen von Behandlungen, die auf diesen ungedeckten medizinischen Bedarf abzielen.
Abstract
Levodopa (L-DOPA) bleibt die Goldstandard-Therapie zur Behandlung der motorischen Symptome der Parkinson-Krankheit (PD). Unerwünschte unwillkürliche Bewegungen, die als L-DOPA-induzierte Dyskinesien (LIDs) bekannt sind, entwickeln sich jedoch bei längerem Gebrauch dieses Dopaminvorläufers. Es wird geschätzt, dass die Inzidenz von LIDs innerhalb von 10-15 Jahren nach der Behandlung auf etwa 90% der Personen mit Parkinson eskaliert. Das Verständnis der Mechanismen dieser Krankheit und die Entwicklung sowohl neuartiger als auch wirksamer Anti-Dyskinesie-Behandlungen erfordert eine konsistente und genaue Modellierung für präklinische Tests therapeutischer Interventionen. Eine detaillierte Methode zur zuverlässigen Induktion und umfassenden Bewertung von LIDs nach 6-OHDA-induzierter nigraler Läsion in einem Rattenmodell von PD wird hier vorgestellt. Die zuverlässige LID-Bewertung bei Ratten bietet ein leistungsfähiges Werkzeug, das in allen Labors eingesetzt werden kann, um neue Therapien zu testen, die sich auf die Verringerung oder Beseitigung dieser häufigen behandlungsinduzierten Belastung für Personen mit Parkinson konzentrieren.
Introduction
Obwohl es mehr als 50 Jahre her ist, seit Levodopa (L-DOPA) zum ersten Mal als Behandlung für Personen mit PD1,2 eingeführt wurde, bleibt es bemerkenswerterweise die effektivste Therapie für parkinsonische motorische Symptome. Die mit PD assoziierten klinischen motorischen Symptome stammen aus dem Verlust von Dopamin (DA) -Neuronen in der Substantia nigra (SN) Pars compacta, was zu einer dramatischen Abnahme des verfügbaren Dopamins im Striatum führt. L-DOPA stellt die striatalen DA-Spiegel effektiv wieder her, was zu einem motorischen Nutzen zu einem frühen Zeitpunkt der Erkrankungführt 3,4. Unpassenderweise entwickeln die meisten Menschen mit PD bei Langzeitbehandlung L-DOPA-induzierte Dyskinesien (LID), einschließlich Chorea, Dystonie und Athetose, die sich oft erheblich auf die Aktivitäten des täglichen Lebensauswirken 5,6,7.
Während mehrere Verhaltensmodelle von LID bei Nagetieren existieren, haben Unterschiede in der Modellierung und Verhaltensbewertung von LIDs die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zwischen Labors sowie die Zuverlässigkeit dieser experimentellen Werkzeuge für die präklinische PD-Forschung in Frage gestellt. Das aktuelle Protokoll, das in Zusammenarbeit mit einem Spezialisten für klinische Bewegungsstörungen8 entwickelt wurde, ist eine einfache Methode für die LID-Induktion und -Bewertung und eignet sich für die Verwendung in einem Rattenmodell von PD unter Verwendung von 6-Hydroxydopamin (6-OHDA)-induzierter einseitiger nigraler Läsion 9,10. Die hier bereitgestellte LID-Bewertungsskala umfasst sowohl die Intensität als auch die Häufigkeit des dyskinetischen Verhaltens in verschiedenen einzelnen Körperteilen. Einschlägige Informationen zur Workflow-Optimierung von Experimenten und zur sachgerechten Pflege und Handhabung von Parkinson- und dyskinetischen Tieren werden ebenfalls bereitgestellt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier werden Details zur reproduzierbaren Induktion und Bewertung von LIDs in einem Parkinson-Rattenmodell nach einseitiger 6-OHDA-Läsion des nigrostriatalen DA-Systems vorgestellt. Während einst angenommen wurde, dass Nagetiere kein LID entwickelt haben und dass Rotationsasymmetrie das Analogon von LID bei Ratten31 sein könnte, wurden Ratten- und Mausmodelle in den letzten zwei Jahrzehnten charakterisiert und sind ein gut akzeptiertes Werkzeug für die LID-Forschung 15,32,33,34.<sup class="xref…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir möchten die Kämpfe aller Menschen mit Parkinson-Krankheit und die Stärke und Widerstandsfähigkeit, die sie jeden Tag zeigen, anerkennen, insbesondere des geliebten Vaters von KSC, Mark Steece. Die hier vertretene Arbeit wurde vom National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NS090107, NS110398) und dem Parkinson Disease Foundation International Research Grant Program, jetzt Parkinson Foundation, unterstützt. Wir danken auch Molly VanderWerp für ihre hervorragende redaktionelle Unterstützung.
Materials
| 100 Minutes Digital Timer | Staples | 1111764 | |
| Compass CX Compact Scale | Ohaus | 30428202 | |
| 5-(2-aminoethyl)-1,2,4-benzenetriol, monohydrobromide | Cayman Chemicals | 25330 | 6-OHDA is a catecholaminergic neurotoxin that is used to induce dopaminergic lesions and parkinsonian symptoms in rodents. |
| Allentown cages | Allentown, LLC | Rat900 | Allentown cages provide the ability to view the rats from all sides. |
| BD Allergist Trays with Permanently Attached Needle | BD | BD 305540 | For subcutaneous L-DOPA injections |
| Benserazide hydrochloride | Sigma-Aldrich | B7283 | Benserazide is a peripheral decarboxylase inhibitor used with L-DOPA to to induce dyskinesia in rodent models of PD. |
| Glass amber scintillation vials | Thermo Scientific | B7921 | Used for storage of L-DOPA/benserazide at -20 °C until mixed with sterile saline. |
| L-3,4-Dihydroxyphenylalanine methyl ester hydrochloride | Sigma-Aldrich | D1507 | L-3,4-Dihydroxyphenylalanine methyl ester is a precursor to L-DOPA that crosses the blood-brain barrierand use to treat parkinsonian symptoms in rodents. |
| Paper Mate Sharpwriter Mechanical Pencils | Staples | 107250 | |
| Rodent nutritionally complete enrichment treats | Bio-Serv | F05478 | |
| Round Ice Bucket with Lid, 2.5 L | Corning | 432129 | |
| Standard Plastic Clipboard | Staples | 1227770 | |
| Steel wired 6' long movable shelving units | Uline | H9488 | Width/Height can be adjusted to need/number of rats per experiment |
| Sterile Saline 0.9% | Covidien/Argyle | 1020 | For mixing with L-DOPA/benserazide prior to subcutaneous injections. |
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