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Bei der Parkinson-Erkrankung und Bewegungsstörungen in der Regel sind empfindlich und zuverlässig Verhaltensstörungen Assays die zum Testen neue potentielle Therapeutika. Hier beschreiben wir eine überschaubare Batterie sensomotorische Tests bei Mäusen, die empfindlich auf unterschiedlichem Grad der Schädigung des nigrostriatalen und nützlich für präklinische Studien sind.
Sensitive und zuverlässigen Verhaltens Ergebnis Maßnahmen sind wesentlich für die Bewertung der potenziellen therapeutischen Behandlungen in präklinischen Studien für viele neurodegenerative Erkrankungen. Bei der Parkinson-Krankheit, testet sensorimotorische empfindlich auf unterschiedlichem nigrostriatal Dysfunktion sind grundlegend für die Prüfung der Wirksamkeit von potentiellen Therapeutika. Zuverlässig und recht elegant sensomotorischen Maßnahmen existieren für Ratten, aber viele dieser Tests messen sensomotorischen Asymmetrie innerhalb der Ratte und sind nicht ganz geeignet für die neueren genetischen Mausmodellen der PD. Wir haben zusammen eine Batterie von Tests durch die sensomotorischen empfindliche Tests bei Ratten inspiriert und angepasst für Mäuse setzen. Die Testreihe in dieser Studie markiert ist für a) die Empfindlichkeit in einer Vielzahl von Mausmodellen PD, b gewählt) seiner Leichtigkeit bei der Umsetzung in einer Studie, und c) seiner geringen Kosten. Diese Tests haben sich bei der Charakterisierung von neuen genetischen Mausmodellen PD sowie in Prüftopf nützlichrenz krankheitsmodifizierenden Therapien.
Parkinson-Krankheit (PD) ist eine schwächende neurodegenerative Erkrankung, vor allem durch den fortschreitenden Verlust von dopaminergen Neuronen in der Substantia nigra und die Entwicklung der Lewy-Körper-Einschlüsse in den zentralen und peripheren Systemen aus. Patienten leiden unter sensomotorischen Beeinträchtigungen, einschließlich Bradykinesie, Tremor, Rigor und posturale Instabilität, die im Laufe der Zeit verschlechtern. Obwohl selten, familiären Formen der Erkrankung in den letzten 15 Jahren entdeckt wurden, um die Identifizierung von wichtigen neuen Targets für potenzielle krankheitsmodifizierenden Therapeutika geführt. Mutationen in Genen, die alpha-Synuclein, Parkin, DJ-1, LRRK2 und ATP13A2 ua markieren die Entwicklung einer neuen "Generation" von Tiermodellen der PD, genetische Mausmodelle.
Ausgezeichnet Nicht-Arzneimittel-induzierter verhaltensorientierten Maßnahmen gibt es für die ausführlich untersucht einseitigen 6-Hydroxydopamin (6-OHDA) Ratten-Modell von PD. Dazu gehören Tests für Leib-Nutzung Asymmetrie, BewegungEinleitung, somatosensorischen Vernachlässigung und erreichte Fähigkeiten und neuerdings Ultraschall vocalizations 1-6. Diese Tests sind empfindlich auf unterschiedlichem nigrostriatal Dopamin Verlust von Nervenzellen und wurden intensiv, um die Wirksamkeit von verschiedenen Arten von potentiellen Therapeutika 7-11 auszuwerten. Doch mit den genetischen Mausmodellen gibt es nicht einen klaren Konsens über die besten sensomotorische Tests zu verwenden oder wie viele zu bedienen. Dies ist problematisch, wenn Charakterisierung eines neuen genetischen Mausmodell, in präklinischen Studien, und wenn man versucht, Vergleiche zwischen den Modellen zu machen. In den vergangenen zehn Jahren haben wir gearbeitet, um zusammen eine Batterie von Tests für sensomotorische Mäusen ähnlich, was wurde erfolgreich in Ratten verwendet. Die Tests in diesem Artikel beschrieben wurden verwendet, um zu charakterisieren zahlreichen genetischen Mausmodellen der PD und sind derzeit in präklinischen Studien testet neuartige Therapeutika Potenzial 12 verwendet.
Die häufigsten Tests verwendend Motorik bei Mäusen zu beurteilen sind Aktivität im offenen Feld und dem Test der Koordination Rotarod 13. Obwohl beide Tests automatisiert, relativ einfach zu bedienen und liefern Informationen über Sensomotorik sind, fehlt ihnen oft die Empfindlichkeit erforderlich, um subtile Veränderungen in der nigrostriatalen Dopamin-System zu erfassen. Zum Beispiel, Parkin-defizienten Mäusen mit subtilen Veränderungen im Dopamin-Funktion nicht angezeigt Beeinträchtigungen auf der Rotarod aber tun Display motorischen Beeinträchtigungen auf ein herausforderndes Balkenprüfung 14. Darüber hinaus Mäuse mit moderaten Dosen des Neurotoxin 1-Methyl-4-phenyl-1 ,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) nicht zeigen Beeinträchtigungen auf der Rotarod behandelt, aber nicht über signifikante Veränderungen in Gang und Wertminderungen auf einem invertierten Gitter-Test 15. Daher können Studien, die nur die Rotarod verwenden für phänotypische Beurteilung verpassen subtiler Beeinträchtigungen. Ein optimaler Ansatz, unserer Meinung nach, um Verhaltensänderungen Charakterisierung ist einer, der eine bafunktioniert unter der Tests, die empfindlich auf die verschiedenen Aspekte der sensorischen und motorischen Funktion und subtile Veränderungen in den Basalganglien Funktion 13-15 sind. Hier beschreiben wir, wie zu messen und zu analysieren Sensomotorik bei Mäusen mit einem herausfordernden Strahl Traversal-Test, ein Test der spontanen Aktivität in den Zylinder, und eine Reaktion auf Sinnesreize Test.
Optimal Mäuse sollten während ihrer aktiven (dunkel) Zyklus getestet werden. Die Mäuse in unserem Labor auf einem Rückfahrscheinwerfer / Dunkel-Zyklus, die uns bequem testen die Mäuse während ihrer aktiven Zeit (und unsere) ermöglicht gepflegt. Eine Prüfung wird nicht bis mindestens eine Stunde in die Dunkel-Zyklus gestartet. Allerdings ist es nicht immer für einen Ermittler, einen separaten Raum mit einer Maus Rückfahrscheinwerfer Zyklus beizubehalten möglich. In diesem Fall können alle drei Tests während des Licht-Zyklus durchgeführt werden, aber bedenken Sie, dass die Zeit auf dem Balken überqueren, Anzahl der Schritte und bäumt sich im Zylinder, und Kontakt-und Abbauzeiten kann länger sein, wenn während dieser Zeit getestet.
Alle drei nachfolgend beschriebenen Tests können von einem Experimentator durchgeführt werden, aber für diejenigen, die nicht so erfahrenen Umgang und die Arbeit mit Mäusen oder haben wenig bis gar keine Erfahrung Messung Verhalten bei Mäusen dann ein zusätzlicher Experimentator kann erforderlich sein. In diesem Fall ist die zweite Experimentator kann helfenDie anspruchsvolle Balkenprüfung indem Mäuse auf dem Balken, während die andere Experimentator zeichnet die Studie oder im Klebstoff Entfernung Test der zweite Experimentator können den Timer laufen, während die anderen Orte der Aufkleber auf die Schnauze und stellt die Maus in den Käfig.
1. Herausfordernde Breite Durchlaufmethode
2. Analyse von Beam Video
3. Spontane Aktivität im Zylinder Vorgehensweise
4. Analyse der spontanen Aktivität
5. Adhesive Removal
Das herausfordernde Strahl, spontane Aktivität in den Zylinder und Klebstoff Entfernung Tests sind alle sehr nützlich Assays Sensomotorik bei Mäusen. Wir haben Veränderungen in Sensomotorik Verwendung dieser Tests in mehreren genetischen und Toxin Mausmodellen der Parkinson-Krankheit, einschließlich Parkin-Knockout, Parkin Q311X, PITX3-Aphakie, alpha-Synuclein Überexpression und einseitigen 6-Hydroxydopamin Mäusen gefunden 14, 16-19. Hier zeigen wir Daten von Mäusen Überexpression von humanem Wildtyp-Alpha-Synuclein unter der Thy1 Promotor (Thy1-ASYN) und PITX3-Aphakie Mäusen gesammelt 18,20. Auf der anspruchsvollen Strahl wir zuverlässig erkennen erhöht Fehler pro Schritt in Thy1-ASYN im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen ( Abbildung 1). In der gleichen Linie von Mäusen wir auch immer wieder erkennen, eine robuste Verringerung hindlimb verstärkt in den Zylinder ( Abbildung 2) 12, 16, 21. In dem Klebstoff Entfernung Test PITX3-Aphakie Mäuse mit einem tiefen Rückgang in nigrostriatalen Dopamin-Neuronen zeigen signifikant erhöhtes Zeit im Vergleich zu Wildtyp-Kontrollen kontaktieren ( Abbildung 3).
Abbildung 1. Fehler auf der anspruchsvollen in Wildtyp (n = 13) und Thy1-ASYN (n = 4) bei 4 Monate alt. A) Fehler pro Schritt, der fünf Studien bedeuten. B) Mittlerer Fehler bei jedem Öffnungswinkel. ** Bedeutet p <0,01 im Vergleich zu Mäusen, die jeweils Wildtyp. Student-t-Test.
Abbildung 2. Hinterbein verstärkt in den Zylinder in Wildtyp (n = 13) und Thy1-ASYN (n = 4) Mäuse bei 4 Monate alt. * Für p <0,05 im Vergleich zu Wildtyp. Student-t-Test.
Abbildung 3. Kontaktieren Zeit in Wildtyp (n = 10) und PITX3-Aphakie (n = 12) bei Mäusen Alter von 4 Wochen. ** Bedeutet p <0,01 im Vergleich zu Wildtyp. Mann-Whitney-U
Messtechnik Parameter Analyse: OptionenAnspruchsvolle Breite | Fehler | Breite Breiten (nur Fehler) Von 5 Trials Mittlere Individuelle Trials |
Zeit | ||
Schritte | ||
Spontane Aktivität | Vorderbein Steps | Mittelwert Vorderbein / hinteren Gliedmaßen Verhältnis |
Hinteren Gliedmaßen Steps | ||
Rears | Mittelwert | |
Grooming Zeit | Mittelwert | |
Adhesive Removal | Kontakt Zeit | Mittelwert Median Best / Worst Ergebnis Removal Zeit Kontakt Handicap |
Removal Zeit |
Tabelle 1. Sensomotorik Test Battery: Analyse-Optionen.
In der vorliegenden Studie zeigen wir, wie Sie ausführen und analysieren drei nützliche Tests Sensomotorik bei Mäusen. Dazu gehören die anspruchsvolle Strahl, spontane Aktivität in den Zylinder, und die Reaktion auf Sinnesreize (Klebstoff-Entfernung). Diese Tests wurden aus den folgenden Gründen 1) wir und andere fanden sie sehr empfindlich auf unterschiedliche Grade der nigrostriatalen dopaminergen Dysfunktion in genetischen Mausmodellen 14,16-18, 2) haben nur ein kurzer Ausbildung erforderlich ist für den Strahl gewählt und ggf. für die Reaktion auf Sinnesreize Tests und trainiert einmal die Tests können in einer Test-Session durchgeführt werden, und 3) der Preis der Geräte benötigt, um die Durchführung der Tests ist recht gering im Vergleich zum Kauf mehr automatisierte Anlagen wie dem Rotarod und offene Feld Kammern.
Die anspruchsvolle Strahl-Test ist nicht nur nützlich bei der Erkennung von motorischen Leistungsfähigkeit und Koordination Defizite in der genetischen Mausmodellen der PD ist aber auch nützlich, in Aufdeckung Beeinträchtigungen in 1-Methyl-4-phenyl-1 ,2,3,6-tetrahydropyridin-behandelten und 6-Hydroxydopamin-behandelten Mäusen und Noradrenalin-defizienten Mäusen 19, 23-25. Darüber hinaus finden wir die anspruchsvollen Strahl weniger durch das Körpergewicht im Vergleich zu anderen Tests der motorischen Leistungsfähigkeit und Koordination (Rotarod und Pole-Test) beeinflusst. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Arbeit mit alten männlichen Mäusen, die wiegen bis zu 50 Gramm +. Ähnlich wie bei dem Balken, sind Änderungen in spontane Aktivität zuverlässig in Parkin-Knockout, PQ311X, Thy1-ASYN, PITX3-Aphakie und LRRK2 Mäuse 14, 16-18, 26 beobachtet. Der Klebstoff Entfernung Test ist auch empfindlich auf genetische Manipulation einschließlich Parkin-Knockout, Parkin Q311X, Thy1-ASYN und DJ-1 Knockout-Mutationen bei Mäusen 14,16, 17, 22. In der einseitigen 6-Hydroxydopamin-behandelten Maus der Klebstoff Entfernung Prüfung wird in einer ähnlichen Weise, wie es in der Regel mit Ratten durchgeführt 1,2 durchgeführt. Das Etikett wird auf jeder Vorderpfote mit platzierta forcep und die Zeit, um das Etikett zu entfernen wird aufgezeichnet. Wir fanden, dass 6-hyrdoxydopamine-behandelten Mäusen wird das Etikett vom unberührt Gliedmaßen zu entfernen, bevor Entfernen Sie das Etikett auf der betroffenen Extremität 19.
Dieser Test Akku ist einfach zu Altern in Studien mit chronischen Behandlungen umzusetzen, aber es ist auch leicht in pharmakologischen Studien zu verwenden. Sobald Tiere sind ausgebildet und bereit zum Testen einer Teststation für jeden Assay aufgebaut werden kann. Die Tiere werden dann in der gleichen Reihenfolge auf jedem Test. Das Medikament von Interesse verabreicht werden, wenn der gewünschte Wirkstoff maximale Konzentration erreicht ist jede Maus auf dem Träger geprüft werden und dann an dem Zylinder für drei Minuten und dann auf den Klebstoff Entfernungstest. Wir haben diese Strategie gut funktionieren, wenn Testen verschiedener Dopaminagonisten bei Mäusen 18, 21. Sowohl der Träger und Klebstoff Entfernen Tests zugänglich sind, wiederholte Untersuchungen ist jedoch spontane Aktivität in dem Zylinder durch wiederholte Zeugnis betroffenng was zu einer verminderten Aktivität im Laufe der Zeit 16. Je nachdem, wie robust das Defizit in der Maus können Sie immer noch in der Lage, Unterschiede bei wiederholten Tests in dem Zylinder 16 zu erkennen. Im Allgemeinen ist Gewöhnung und verminderte Aktivität, sobald der 2. Exposition gegenüber dem Zylinder aber wir finden, dass wir ausreichende Aktivität Ebenen erhalten, wenn wir die spontane Aktivität Test sofort laufen nach beam Traversal in pharmakologischen Studien 18,21 beobachtet. Die Zahl der spontanen Aktivität Testfahrten in einer Studie umfassen wird abhängig sein Mausstamm (einige sind definitiv mehr aktiver als andere) und Behandlungsdauer. In unserem pharmakologischen Studien an Mäusen auf einer gemischten C57BL / 6 X DBA Hintergrund wir gemessene Aktivität zwischen 2-4 mal und die Testfahrten wurden um eine Woche 21 getrennt.
Die Balken und Zylinder Tests nicht benötigen post-Tests Analyse videorecorded Verhaltensweisen. Für diesen Aspekt der Analyse istBesonders wichtig ist Beurteiler die blind an die experimentellen Bedingungen haben. Wenn wir neue Rater trainieren im Labor haben wir die Person Punktzahl Verhalten auf Videobänder vorher von einem Experten Rater aus dem Labor analysiert. Die Kriterien werden erläutert und gezeigt, dass die neue Rater und dann die Person beginnt, die zuvor analysierten Bänder auf ihre eigenen punkten. Die Noten werden dann zu den Experten "Bewertungen verglichen. Die Person wird nicht, um neue Daten erlaubt, bis sie innerhalb 95-98% Genauigkeit der Experte. Alle Daten werden dann nach dem Zufallsprinzip für Richtigkeit durch einen Sachverständigen Rater stichprobenartig überprüft.
Die Batterie von Tests in dieser Studie beschrieben wurde entwickelt, um Sensomotorik bei Mäusen zu beurteilen. Allerdings, wenn Charakterisierung eines neuartigen Mausmodell der Krankheit ist es immer wichtig, ein grundlegendes Prüfung des Tieres als gut tun. Körpergewicht und Temperatur sollte während des Tests überwacht werden und alle abnormen Verhaltensweisen sollte beachtet werden, wie die Entfernung von vibrissae oder clasping der Hinterbeine, wenn sie durch den Schwanz abgeholt. Grundlegende neurologische Kontrolluntersuchungen werden an anderer Stelle im Detail beschrieben 27-29.
Wir haben keine Interessenkonflikte.
Diese Arbeit wird durch NIH / NINDS NS07722-01 und der Familie Gardner Zentrum für Parkinson und Bewegungsstörungen finanziert.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Challenging beam apparatus | Starks Plastics | Segment 1= 3.5 cm Segment 2= 2.5 cm Segment 3= 1.5 cm Segment 4= 0.5 cm | Contact information: 11276 Sebring Dr. Forest Park ,OH 45240 USA Ph +1 (513) 541-4591 Fax +1 (513) 541-6773 |
Cylinder | Starks Plastics | 15.5 cm diameter 12.7 cm height | Contact information: 11276 Sebring Dr. Forest Park ,OH 45240 USA Ph +1 (513) 541-4591 Fax +1 (513) 541-6773 |
Mesh Grid Wiring | Ace Hardware | 1 cm2 | |
Mouse Cages | Ancare | 19 x 29 x 12.7 cm | |
Glass | Ace Hardware | 19 cm2 | |
Mirror | Ace Hardware | 18 x 13 cm | |
Camcorder | Sony HDR-HC9 | ||
MiniDV Tapes | Sony DVC premium | 90 min long play | |
Labels | AveryColor Coding Labels | 6.35 mm diameter (1/4" Round) |
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