Un metodo comportamentale versatile per studiare gli effetti dell'ormone tiroideo sulla funzione cerebellare

Riepilogo

Qui presentiamo un protocollo per un test comportamentale versatile sviluppato di recente, il ladder beam test. Questo test ha il vantaggio di rilevare una sottile atassia cerebellare causata da un difetto dell'azione dell'ormone tiroideo nel sistema nervoso centrale rispetto ai test comportamentali convenzionali che valutano le prestazioni motorie.

Abstract

L'azione dell'ormone tiroideo (TH) è essenziale durante lo sviluppo del sistema nervoso centrale, compreso il cervelletto. In caso di deficit di TH nei primi anni di vita, come l'ipotiroidismo congenito, i pazienti mostrano disturbi neurologici come ritardo cognitivo e deficit motori. Esistono vari studi che utilizzano modelli murini con deficit di TH tessuto-specifico o cellulare per studiare il ruolo di TH nel cervelletto. Rispetto ai topi ipotiroidei congeniti generalizzati, i topi con deficit di TH specifico delle cellule cerebellari mostrano caratteristiche atassiche più lievi e sottili, rendendo difficile la valutazione della funzione motoria quando si utilizzano test convenzionali come il test rotarod.

A causa della necessità di uno strumento alternativo per valutare la funzione motoria nei modelli animali correlati al TH, abbiamo sviluppato un metodo comportamentale versatile chiamato "ladder beam test", in cui possiamo progettare i vari test ladder a seconda della gravità dell'atassia nei topi modello. Abbiamo utilizzato topi transgenici che esprimono un recettore TH dominante-negativo specificamente nella cellula cerebellare di Purkinje, un unico neurone di uscita nella corteccia cerebellare che modula le prestazioni motorie. Il test del raggio a scala di nuova costruzione ha rilevato con successo robuste compromissioni delle prestazioni motorie nei topi transgenici a un livello maggiore rispetto al test del rotarod. L'interruzione dell'apprendimento motorio è stata rilevata anche nel test della trave a scala ma non nel test del rotarod. Il protocollo con questo nuovo apparato comportamentale può essere applicato ad altri modelli animali che possono mostrare un lieve fenotipo atassico per esaminare sottili cambiamenti nella funzione cerebellare.

Introduzione

L'ormone tiroideo (TH) è indispensabile per lo sviluppo del cervello¹. In particolare, il suo ruolo nel cervelletto è fondamentale perché il deficit di TH nei primi anni di vita causa uno sviluppo cerebellare aberrante ^1,2. Ad esempio, nell'ipotiroidismo congenito, i pazienti presentano una serie di ritardi neurologici che includono deficit cognitivi e motori³. Per svelare il ruolo dell'TH nello sviluppo funzionale cerebellare, alcuni studi hanno limitato la carenza di TH in modo specifico per le cellule cerebellari

Protocollo

Il protocollo di sperimentazione animale nel presente studio è stato approvato dal Comitato per la cura e la sperimentazione animale dell'Università di Gunma. Tutte le procedure per la cura e il trattamento degli animali sono state eseguite secondo la legge giapponese sul benessere e la gestione degli animali e le linee guida per la corretta conduzione degli esperimenti sugli animali emesse dal Consiglio scientifico del Giappone. Il disegno di montaggio dell'apparecchio è riportato nella Figura 1.

1. Configurazione della scala

1. Test della scala orizzon....

Discussione

Il nostro progetto si è basato sullo studio precedente di Metz e Whishaw, che hanno riportato l'utilità del "test di camminata a pioli"^13,14. Hanno progettato il test di deambulazione a pioli per valutare l'abilità di camminare e misurare il posizionamento, il passo e la coordinazione tra gli arti anteriori e posteriori, richiedendo agli animali di camminare da un punto di partenza a un obiettivo su una scala orizzontale

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Air puff	DAISO
Aluminum sticks	CAINZ		2 mm diameter, number of sticks may vary depending on the ladder design. Aproximately 30 sticks may be required to build the horizontal ladder (4 cm interval).
Blutack	Bostik
Plexiglass	CAINZ		110 cm x 20 cm, 110 cm x 10 cm, 2 parts each
Screws	CAINZ