Method Article
בהפרעות ומחל פרקינסון תנועה באופן כללי, מבחני התנהגות רגישים ואמינים הם חיוניים לבדיקה הרפוי פוטנציאלי חדשה. כאן, אנו מתארים לניהול סוללה של בדיקות הסנסורית לעכברים שרגישים לדרגות שונות של פגיעה במערכת nigrostriatal ושימושית למחקרים פרה.
מדדי תוצאת התנהגות רגישות ואמינים הם חיוניים להערכה של טיפולים טיפוליים פוטנציאליים בניסויים פרה למחלות ניווניות רבות. במחלת פרקינסון, הסנסורית בדיקות רגישות לדרגות שונות של בעיות בתפקוד nigrostriatal הן יסוד לבדיקת היעילות של תרופות פוטנציאליות. צעדים הסנסורית אמינים ואלגנטיים למדי קיימים לחולדות, אולם רבים מהם הבדיקות הסנסורית מידת סימטריה בתוך החולדה ואינם מתאימים לחלוטין לדגמים החדשים יותר של העכבר הגנטיים פ"ד. יש לנו להרכיב סדרת בדיקות הסנסורית בהשראת את הבדיקות הרגישות בחולדות ומותאמות לעכברים. הסוללה המבחן הדגישה במחקר זה נבחר ל) את הרגישות שלו במגוון רחב של מודלים עכבר של פ"ד, ב) קלות ביישום למחקר, וג) ההוצאות נמוכות שלה. בדיקות אלו הוכיחו שימושיות באפיון מודלים עכבר גנטי רומן של פ"ד, כמו גם בבדיקת סירential מחלה שינוי-טיפולים.
מחלת הפרקינסון (PD) היא הפרעת ניווניות מתישה בעיקר מאופיינת באובדן ההדרגתי של נוירונים בדופאמין nigra substantia ופיתוח של תכלילים גוף לוי במערכות מרכזיות והיקפיות. חולים סובלים מליקויים הסנסורית, כולל bradykinesia, רעד, נוקשות, חוסר יציבות ויציבה שלהחמיר על פני זמן. למרות צורות נדירות, משפחתיות של המחלה התגלתה ב -15 השנים האחרונות, הובילו לזיהוי של מטרות רומן חשובות לרפויים מחלה משנות-פוטנציאליות. מוטציות בגנים מקודדי synuclein אלפא, פרקין, DJ-1, LRRK2, וATP13A2 בין יתר לסמן את הפיתוח של "דור" חדש של מודלים של בעלי חיים של מחלת הפרקינסון, מודלים עכבר גנטיים.
מדדי התנהגותיים שאינם המושרה סמים מצוינים קיימים למודל החולדה 6 hydroxydopamine (6-OHDA) חד צדדי נחקר רב של מחלת פרקינסון. אלה כוללים מבחנים לאיבר השימוש אסימטריה, תנועהייזום, הזנחה החושית, יכולות להגיע, ולאחרונה קולות קוליים 1-6. בדיקות אלה רגישות לדרגות שונות של אובדן תא עצב דופמין nigrostriatal והיו בשימוש נרחב כדי להעריך את היעילות של סוגים שונים של תרופות פוטנציאליות 7-11. עם זאת, עם מודלים העכבר הגנטיים שאין הסכמה ברורה על הבדיקות הסנסורית הטובות ביותר לשימוש או כמה לשימוש. זה בעייתי כאשר אפיון מודל עכבר גנטי רומן, במחקרים פרה, וכאשר מנסים לערוך השוואות בין דגמים. בעשור האחרון יש לנו עבדנו כדי להרכיב סוללה של בדיקות הסנסורית לעכברים דומים למה ששמש בהצלחה בחולדות. הבדיקות המתוארות במאמר זה היו בשימוש כדי לעזור לאפיין מודלים עכבר גנטיים רבים של פ"ד ומשמשות כיום במחקרים פרה בדיקת פוטנציאל רומן 12 הרפוי.
הבדיקות הנפוצות ביותר להשתמשד להעריך את התפקוד מוטורי בעכברים הם פעילות בשדה הפתוח ומבחן rotarod של תיאום 13. למרות שגם במבחנים האלה הם אוטומטיים, קלים יחסי לשימוש, ומספק מידע על תפקוד הסנסורית, הם לעתים קרובות חוסר הרגישות נחוצה כדי לזהות שינויים עדינים במערכת הדופאמין nigrostriatal. לדוגמה, בעכברים חסרי פרקין עם שינויים עדינים בתפקוד דופמין אינם מציגים ליקויים בrotarod אבל לעשות את ליקויי רכב תצוגה במבחן קורה מאתגר 14. בנוסף, עכברים שטופלו במינונים מתונים של עצבי 1-מתיל-4-פניל-1-,2,3,6 tetrahydropyridine (MPTP) לא מראים על ליקויי rotarod אבל יש לי שינויים משמעותיים בהליכה וליקויים במהופך בדיקת רשת 15. לכן, מחקרים שהשתמשו רק בrotarod להערכת פנוטיפי עלולים להחמיץ ליקויים עדינים יותר. גישה אופטימלית, לדעתנו, לאפיון התנהגותי היא אחד הכוללת תואר ראשוןttery של בדיקות, כי הם רגישים להיבטים שונים של תפקוד חושי ומוטורי, ושינויים עדינים בתפקוד הגרעינים הבזליים 13-15. כאן אנו מתארים כיצד למדוד ולנתח את הפונקציה הסנסורית בעכברים באמצעות קרן חציית מבחן מאתגר, בדיקה של פעילות ספונטנית בגליל, ותגובה לגירויים חושי מבחן.
בצורה אופטימלית עכברים צריכים להיבדק במהלך המחזור הפעיל שלהם (כהה). העכברים במעבדה שלנו נשמרים על מחזור אור / חושך הפוך המאפשר לנו לבחון בנוחות את העכברים בתקופה הפעילה שלהם (ושלנו). בדיקה אינה מתחילה עד לפחות שעה אחת במחזור הכהה. עם זאת, זה לא תמיד אפשרי עבור חוקר לשמור על חדר עכבר נפרד עם מחזור אור הפוך. במקרה זה, ניתן לבצע את כל שלוש הבדיקות במהלך מחזור האור, אך יש לזכור כי זמן כדי לעבור על הקורה, מספר הצעדים ומרים בגליל, וקשר וזמנים להסרת עשוי להיות ארוך יותר כאשר נבדקו בתקופה זו.
ניתן לבצע את כל שלוש הבדיקות המתוארות להלן על ידי ניסוי אחד, אבל למי שאינם מנוסים בטיפול ובעבודה עם עכברים או שיש לא מעט ניסיון במדידת התנהגות עכברים לאחר מכן הנסיין נוסף עשוי להיות נחוץ. במקרה זה הנסיין השני יכול לסייע עםמבחן הקורה המאתגר על ידי הנחת עכברים על הקורה בזמן הניסוי השני מתעד את המשפט או במבחן הסרת דבק הנסיין השני יכול להפעיל את שעון העצר ואילו במקומות אחרים המדבקה על החוטם ומקומות העכבר בכלוב.
1. נוהל חציית Beam מאתגר
2. ניתוח של וידאו Beam
3. פעילות ספונטנית בנוהל גליל
4. ניתוח של פעילות ספונטנית
5. הסרת דבק
הקרן מאתגרת, הפעילות ספונטנית בצילינדר, ובדיקות להסרת דבק כל מבחני השימושיים ביותר של פונקציה הסנסורית בעכברים. מצאנו שינויים בתפקוד הסנסורית באמצעות בדיקות אלה במודלים של עכבר גנטי ורעל רבים של מחלת הפרקינסון, כולל נוקאאוט פרקין, פרקין Q311X, Pitx3-aphakia, synuclein אלפא overexpressing, ועכברי 6 hydroxydopamine חד צדדיים 14, 16-19. כאן אנו מציגים נתונים שנאספו מעכברי overexpressing האנושי wildtype synuclein אלפא תחת אמרגן Thy1 (Thy1-aSyn) ועכברי Pitx3-aphakia 18,20. על הקורה המאתגר שאופן מהימן לזהות שגיאות מוגברות לכל צעד בThy1-aSyn בהשוואה לעכברים (wildtype איור 1). באותה השורה של עכברינו גם לזהות ירידה חזקה בhindlimb דריכה בגליל שוב ושוב ( איור 2) 12, 16, 21. במבחן הסרת דבק עכברי Pitx3-aphakia עם ירידה עמוקה בנוירונים הדופמין nigrostriatal להראות זמן גדל באופן משמעותי ליצור קשר עם השוואה לקבוצת ביקורת wildtype ( איור 3).
איור 1. שגיאות במאתגרים בwildtype (N = 13) וThy1-aSyn (n = 4) בגיל 4 חודשים.) שגיאות בצעד אומר, של חמישה מחקרים. B) ממוצע שגיאות בכל רוחב קורה. מייצג ** p <0.01 בהשוואה לבהתאמה wildtype עכברים. של תלמיד מבחן t.
איור 2. Hindlimb דריכה בצילינדר בwildtype (N = 13) וThy1-aSyn (n = 4) עכברים בגיל 4 חודשים. * מייצג p <0.05 בהשוואה לwildtype. של תלמיד מבחן t.
איור 3. פנו זמן בwildtype (N = 10) וPitx3-aphakia (n = 12) עכברים ב 4 שבועות של גיל. ** מייצג p <0.01 בהשוואה לwildtype. מאן ויטני U.
בדיקה פרמטרים אפשרויות ניתוחמאתגר Beam | שגיאות | רוחב קורה (רק שגיאות) ממוצע של 5 ניסויים ניסויים בודדים |
זמן | ||
צעדים | ||
פעילות ספונטנית | צעדים forelimb | ממוצע forelimb / hindlimb |
צעדים hindlimb | ||
Rears | ממוצע | |
טיפוח זמן | ממוצע | |
הסרת דבק | זמן מגע | ממוצע חציון הכי טוב / הגרוע ביותר ציון זמן לתקשר עם זמן להסרת |
זמן להסרת |
טבלה 1. סוללה הסנסורית פונקצית בדיקה: אפשרויות ניתוח.
במחקר הנוכחי אנו מראים כיצד לבצע ולנתח את שלוש בדיקות שימושיות של פונקציה הסנסורית בעכברים. אלה כוללים את הקרן המאתגרת, פעילות ספונטנית בגליל, ותגובה לגירויים חושיים (הסרת דבק). בדיקות אלה נבחרו מהסיבות הבאות 1) אנחנו ואחרים מצאו להם להיות רגישים מאוד לדרגות שונות של בעיות בתפקוד דופאמין nigrostriatal במודלים גנטיים עכבר 14,16-18, 2) רק כמות אימונים קצרה נדרשת לקרן ולטיפול בתגובה לגירויים חושיים בדיקות וברגע שאמן את מבחני ניתן לבצע בישיבת מבחן אחד, ו 3) את המחיר של כל הציוד הדרוש כדי לבצע את הבדיקות הוא די נמוך בהשוואה לרכישת ציוד אוטומטי יותר כגון rotarod והפתוח תאי שטח.
המבחן המאתגר הקרן הוא לא רק שימושי באיתור ביצועי מנוע וגירעונות בתיאום מודלים עכבר גנטי של מחלת הפרקינסון, אך שימושי גם אניn חשיפת ליקויים בעכברים-1-4-פניל-1 מהתיל שטופלו ,2,3,6 tetrahydropyridine ו6 hydroxydopamine טופלו ונוראפינפרין עכברים חסרים 19, 23-25. בנוסף לכך, אנו מוצאים את הקורה המאתגר להיות פחות מושפע ממשקל גוף בהשוואה לבדיקות אחרות של ביצועי מנוע ותיאום (rotarod ומבחן מוט). זה מועיל במיוחד כאשר עובד עם עכברי זכרים בגיל שיכול לשקול עד 50 + גרם. בדומה לקורה, שינויים בפעילות ספונטנית הם נצפו באופן אמין בנוקאאוט פרקין, PQ311X, Thy1-aSyn, Pitx3-aphakia, וLRRK2 עכברים 14, 16-18, 26. בדיקת הסרת הדבק היא גם רגישה למניפולציה גנטית כולל נוקאאוט פרקין, פרקין Q311X, Thy1-aSyn, וDJ-1 מוטציות נוקאאוט בעכברי 14,16, 17, 22. בעכבר 6 hydroxydopamine טופל חד צדדי במבחן הסרת הדבק מתבצע באופן דומה לאופן בו נעשה בדרך כלל עם חולדות 1,2. תווית הדבק מונחת על כפו כל שימושמלקחיים והזמן כדי להסיר את התווית נרשם. מצאנו כי עכברים 6 hyrdoxydopamine שטופלו יהיו להסיר את התווית מהאיבר מושפע לפני הסרת התווית על האיבר הפגוע 19.
סוללה בדיקה זו היא קלה ליישום בהזדקנות מחקרים באמצעות טיפולים כרוניים אבל זה גם קל לשימוש במחקרים פרמקולוגיים. ברגע שהם מאומנים ומוכנים לבדיקת מבחן לתחנה ניתן להגדיר כל assay. בעלי החיים ולאחר מכן להפעיל באותו סדר בכל אחת מבדיקות. התרופה של עניין יכולה להינתן וברגע שיא ריכוז התרופה הרצוי הושג כל עכבר יכול להיבדק על הקורה ולאחר מכן עבר לגליל לשלוש דקות ולאחר מכן לבדיקת הסרת הדבק. מצאנו אסטרטגיה זו כדי לעבוד גם כאשר בודקים דופמין אגוניסטים שונים ב18 עכברים, 21. גם את הקרן והמבחנים להסרת דבק ניתנות לבדיקות חוזרות ונשנות, אך הפעילות ספונטנית בגליל מושפעת testi החוזרng וכתוצאה מכך הפעילות מופחתת לאורך זמן 16. תלוי כמה חזק הוא הגירעון בעכבר אתה עדיין עשוי להיות מסוגל לזהות הבדלים בבדיקות חוזרות ונשנות ב16 הצילינדר. באופן כללי, התרגלות ופעילות מופחתת הוא ציין בהקדם החשיפה 2 לגליל לעומת זאת, אנו מוצאים כי אנחנו יכולים לקבל את רמות פעילות מספיקות כאשר אנו להפעיל את בדיקת הפעילות הספונטנית מייד לאחר חציית קרן במחקרים פרמקולוגיים 18,21. מספר מפגשי בדיקת פעילות הספונטניים לכלול במחקר יהיה תלוי בזן עכבר (חלקם בהחלט פעילים יותר מאחרים) ומשך טיפול. במחקרים פרמקולוגיים שלנו בעכברים על C57BL מעורב / 6 X רקע DBA מדדנו פעילות בין 2-4 פעמים והפעלות הבדיקות הופרדו על ידי בשבוע 21 אחד.
בדיקות הקורה וגליל דורשות ניתוח שלאחר הבדיקה של התנהגויות videorecorded. להיבט זה של הניתוח זהחשוב במיוחד שיהיו לי מדרגים, כי הם עיוורים לתנאי הניסוי. כאשר אנו מאמנים מדרגים חדשים במעבדה שיש לנו את התנהגות האדם בציון קלטות וידאו שנותחו בעבר על ידי מומחה rater מהמעבדה. הקריטריונים הם הסבירו והראו למדרג חדש ולאחר מכן האדם מתחיל להבקיע את הקלטות נותחו בעבר בעצמם. הציונים הם לאחר מכן בהשוואה לדירוגי המומחה ". האדם אינו רשאי נתונים חדשים שיעור עד שהם נמצאים ברמת דיוק 95-98% מהמומחה. כל הנתונים הוא באופן אקראי ואז ספוט בדק עבור דיוק על ידי מומחה rater.
הסוללה של בדיקות שתוארו במחקר זה נועדה להעריך את התפקוד הסנסורית בעכברים. עם זאת, בכל פעם שאפיין במודל עכבר של מחלת רומן זה תמיד חשוב לעשות בדיקה בסיסית של בעלי החיים גם כן. משקל גוף והטמפרטורה צריך להיות במעקב לאורך כל בדיקות ויש לציין את כל התנהגויות חריגות, כמו הסרת vibrissae או CLasping של hindlimbs כשהרים בזנבו. הערכות נוירולוגיות בסיסיות מתוארות במקום אחר בפירוט 27-29.
אין לנו ניגודי עניינים.
עבודה זו ממומנת על ידי NIH / NINDS NS07722-01 והמשפחתי מרכז גרדנר למחלת פרקינסון והפרעות תנועה.
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) |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved