Name: measuring progressive neurological disability in a mouse model of multiple sclerosis
Uploaded: 2016-11-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 11 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Progressive Neurological Disability in a Mouse Model of Multiple Sclerosis at JoVE.com

The authors thank the staff of the Center for Comparative Medicine and Research (CCMR) at Dartmouth for their expert care of the mice used for these studies. The authors also acknowledge Emily Clough for her excellent administrative support.

Tutti i lavori animale utilizza protocolli esaminato e approvato dal Comitato di Cura e uso istituzionale animali (IACUC) a Geisel School of Medicine a Dartmouth. 1. Il modello murino <ol><li> L&#39;induzione di malattia demielinizzante TMEV indotta <ol><li> Spostare le gabbie contenenti da 4 a 6 settimane di età femminile SJL / jhan topi dal rack ad uno spazio di lavoro confortevole. Segnare la topi (ad esempio, con un marchio auricolare o pugno all&#39;orecchio) per consentire una valutazione individuale di malattia clinica ed istologica. </li><li> Disegnare 30 microlitri di TMEV magazzino infettare (unità formanti 2 x 10 6 placca; PFU) in PBS in una siringa da insulina 29-gauge e ago. </li><li> Preparare la macchina di gas per anestesia: controllare il sistema per garantire la presenza di una quantità adeguata di ossigeno e isoflurano per la durata della procedura. </li><li> Accendere il misuratore di flusso a 1 L / min. Posto l&#39;animale nella camera di induzione e sigillare la parte superiore. Accendere il vaporizer al 3,5% e monitorare l&#39;animale fino reclinata. </li><li> Rimuovere l&#39;animale dalla camera e testare il mouse pizzicando la zampa per garantire un&#39;adeguata anestesia. La mancanza di risposta ad una forte presa indica un&#39;anestesia adeguata. </li><li> Pulire il sito di iniezione con il 70% di alcol isopropilico. </li><li> Iniettare 30 ml di TMEV infettare magazzino nell&#39;emisfero cerebrale destro per iniezione a mano libera (Figura 1). Il sito di iniezione è di circa a metà strada tra la linea dell&#39;occhio e dell&#39;orecchio e appena fuori dalla linea mediana. </li><li> Ritorna il mouse per sua gabbia partecipazione una volta pienamente vigile e mobile (di solito 3 - 5 minuti). </li><li> Euthanize topi dal dissanguamento o perfusione cardiaca 3 a 6 mesi dopo l&#39;infezione TMEV, a seconda della rapidità di sviluppo della malattia. </li></ol></li></ol> 2. Analisi rotarod <ol><li> L&#39;Apparato rotarod <ol><li> topi di prova prima di infezione TMEV loro familiarità con ilmacchina e per valutare il loro normale equilibrio coordinamento controllo della linea di base e il motore. </li><li> Avviare il protocollo di adattamento nei giorni -5 infezioni post (dpi, cioè 5 giorni prima dell&#39;infezione TMEV). </li><li> Lasciare i topi si adatti alla sala prove per almeno 30 minuti prima rotarod test, al fine di consentire loro di adeguarsi all&#39;ambiente. </li><li> Assicurarsi che sia l&#39;unità rotarod e il computer siano collegati e collegati tra loro (figura 2). </li><li> Pre-impostare il rotarod con i DPI parametri del protocollo di formazione -5, come descritto nella tabella 1. </li><li> Salvare il file di lavoro con le informazioni sulla data e l&#39;identificazione. </li><li> Spostare la gabbia contenente la squadra da testare dal rack ad un tavolo adiacente alla rotarod. I topi di solito sono testati in squadre di 4. </li><li> Raccogliere un topo per la coda e posizionarlo sull&#39;asta, rivolta verso l&#39;operatore. Ripetere per la seconda attraverso il quarto mouse. Se un fal del mousels o salti, riposizionarlo nella sua corsia sulla rotarod fino a quando tutti i topi sono in posizione. Ignora se eventuali topi girano intorno ad affrontare l&#39;operatore. </li><li> Dopo aver caricato tutti i topi, premere il tasto &quot;Enter&quot; per avviare l&#39;esperimento. Osservare i temporizzatori avviati automaticamente e le rotazioni al minuto (rpm) in mostra per ogni corsia. <ol><li> Come ogni animale cade dalla canna, registrare la velocità dell&#39;asta al momento della caduta, così come la durata di tempo l&#39;animale è rimasto sull&#39;asta. L&#39;asta continua a ruotare fino all&#39;ultimo animale è caduto dal gruppo dell&#39;asta. </li></ol></li><li> Dopo che tutti i topi sono caduti, usare un tessuto per rimuovere eventuali boli fecali e urine dalla barra. La presenza di urina e materiale fecale può influenzare la capacità dei topi per afferrare l&#39;asta. <ol><li> Dopo un periodo di riposo di 3 min, invia i topi un secondo e poi un terzo processo. Il tempo massimo per ogni singola prova è di 240 sec. Somministrare un totale di 3 prove durante ogni giornata di test. </li></ol></li><li> Riportare i topi alla loro gabbia a casa e tornare indietro al rack. Alla fine della sessione sperimentale, pulire rotarod con acqua e sapone per rimuovere tutta la materia fecale dalla macchina. </li><li> Pulire la piastra di base con etanolo al 70%. Spray giù l&#39;intera macchina con biossido di cloro per disinfettare. </li><li> Nei giorni - 4, 3 -, - 2, e - 1 PI, pre-impostare il rotarod con i parametri del protocollo di formazione adeguati, come descritto nella tabella 1, e ripetere i passaggi 2.1.2 alla 2.1.12. </li><li> Dopo aver ottenuto le misure di base, di infettare i topi con TMEV. Consentire un periodo di recupero pi di 6 giorni. </li></ol></li></ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td rowspan="2"> Protocollo </td><td rowspan="2"> test Day </td><td rowspan="2"> Frequenza </td><td rowspan="2"> Velocità iniziale (rpm) </td><td rowspan="2"> MaxVelocità (rpm) </td><td> Accelerazione </td><td> trials </td><td> ITI </td></tr><tr><td> (rpm / sec) </td><td> (N x sec) </td><td> (min) </td></tr><tr><td rowspan="4"> Formazione </td><td> - 5 DPI </td><td> 1 giorno </td><td> 1 </td><td> 12 </td><td> 01/03 </td><td> 3x240 sec </td><td> 3 </td></tr><tr><td> - 4 dpi </td><td> 1 giorno </td><td> 1 </td><td> 13 </td><td> 01/03 </td><td> 3x240 sec </td><td> 3 </td></tr><tr><td> - 3 DPI </td><td> 1 giorno </td><td> 1 </td><td> 14 </td><td> 01/03 </td><td> 3x240 sec </td><td> 3 </td></tr><tr><td> - 2; - 1 DPI </td><td> 1 giorno </td><td> 5 </td><td> 40 </td><td> 01/03 </td><td> 3x240 sec </td><td> 3 </td></tr><tr><td rowspan="2"> Sperimentale </td><td> Dal 7-50 dpi </td><td> 2 settimane </td><td>5 </td><td> 40 </td><td> 30/05 </td><td> 3x240 sec </td><td> 3 </td></tr><tr><td> Da 51-150 dpi </td><td> 1 settimana </td><td> 5 </td><td> 40 </td><td> 30/05 </td><td> 3x240 sec </td><td> 3 </td></tr></tbody></table> Tabella 1: rotarod Parametri nella formazione e protocolli sperimentali. <ol start="2"><li> Il protocollo sperimentale rotarod <ol><li> Sul +7 dpi, pre-impostare il rotarod con gli appropriati parametri del protocollo sperimentale, come descritto nella tabella 1. Ripetere i punti 2.1.2 a 2.1.10. </li><li> Alla fine del processo # 3, pesare ogni mouse e prendere nota del peso corporeo sulla scheda tecnica. Pulire e disinfettare il rotarod come da passi 2.1.11 e 2.1.12. </li><li> Testare i topi due volte alla settimana in 6 settimane, come descritto sopra. Dopo 6 settimane (in cui i topi hanno probabilmente raggiunto una fase di plateau) 8,9, testare i topi una volta alla settimana con la stessa Experimental protocollo. Il protocollo di prova reale dura mediamente 150 giorni, a seconda del corso specifica malattia. </li></ol></li><li> Indice funzionale neurologico <ol><li> Esportare i dati grezzi in un file di foglio di calcolo e analizzare i risultati. </li><li> Dati Express come tempo di funzionamento (Figura 3A): questo è il tempo di esecuzione normale, più il tempo di rotazione passivo meno il tempo di ritardo di rotazione (tabella 2) 10. Calcolare il tempo medio di esecuzione delle tre prove al giorno. </li><li> Esprimere i dati come un indice neurologica funzionale (NFI; Figura 3B). <ol><li> Calcolare la soglia prestazioni di base di ogni singolo mouse. La soglia di prestazioni di base è determinato come la media di tutti i tempi che vanno rispettivamente dal + 15 a + 45 pi 6,7. </li><li> Calcolare il NFI come la media dei tre più recenti tempi medi di esercizio diviso per la soglia di prestazioni di base di quel 6,7 specifica del mouse &lt;/ Sup&gt;. NOTA: Se i tempi di esecuzione testato per un mouse sul giorno + 72, + 76 e + 79 pi sono 55 sec, 45 sec, 50 sec, e il tempo di riferimento per lo stesso topo era 135 sec, la NFI per quel mouse su 79 dpi sarà [(45 + 50 + 55) / 3] / 135 o 0,37. </li></ol></li><li> Esprimere i dati come una regolata NFI (adjNFI; Figura 3C): regolare i dati NFI da un valore della popolazione per il singolo esperimento. <ol><li> Calcolare il adjNFI dividendo il valore NFI dalla media NFI ottenuto dal gruppo sham trattati in quel giorno specifico. </li></ol></li></ol></li></ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> Termine </td><td> Definizione </td></tr><tr><td> tempo di esecuzione normale </td><td> Il tempo totale mouse spende attivamente esecuzione sulla bacchetta di rotazione, cioè, la latenza cadere. </td></tr><tr><td> tempo di rotazione passiva </td><td> L&#39;amonte volta che il mouse è rimasto sull&#39;asta nella modalità di rotazione passiva. </td></tr><tr><td> tempo di ritardo di rotazione </td><td> La quantità di tempo che il mouse rimane sull&#39;asta durante la modalità di rotazione passiva </td></tr><tr><td> modalità di rotazione passiva </td><td> Quando il mouse afferra l&#39;asta e ruota senza dover deambulare. </td></tr><tr><td> Durata totale della sessione </td><td> Tempo totale mouse rimane sull&#39;asta rotante durante la sessione. </td></tr><tr><td> prestazioni di base </td><td> Pre-danni prestazioni del motore valutati per determinare la soglia minima delle prestazioni. </td></tr><tr><td> indice di funzione neurologica (NFI) </td><td> Indice clinico, che confronta ogni prestazioni del motore mouse, cioè, durata, in qualsiasi momento di suo massimo delle prestazioni. </td></tr><tr><td> Rettificato indice di funzione neurologica (adjNFI) </td><td> Quando viene applicato un processo di normalizzazione per adeguare i dati NFI da un valore di popolazione peril singolo esperimento. </td></tr><tr><td> valore della popolazione </td><td> Valore medio NFI ottenuto dal gruppo sham trattati in un giorno specifico. </td></tr></tbody></table> Tabella 2: Definizioni di rotarod parametri adottati per quantificare danno neurologico.

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The authors have nothing to disclose.

Nonostante alcune limitazioni, il test delle prestazioni rotarod rappresenta uno strumento importante per valutare la funzione motoria e disfunzione in TMEV-IDD, così come l&#39;effetto degli interventi farmacologici sulla progressione della disabilità nei topi. Il test rotarod è stato descritto nel 1957 come strumento per misurare i deficit neurologici nei roditori 11. I roditori devono camminare su un&#39;asta rotante, con l&#39;aumento della velocità di rotazione, e cercare di evitare di cadere a terra. La latenza di cadere viene registrato e utilizzato come punto finale quantitativa per la funzione del motore: la riduzione di valore più neurologica gli animali hanno, prima che cadere l&#39;asta. Il vantaggio evidente di questa prova nei tradizionali sistemi di punteggio visivo è che genera una variabile obiettivo che può essere usato a fini statistici per quantificare gli effetti di terapie e procedure sperimentali sulla disabilità progressione 3. sistemi di punteggio visivi come il refle raddrizzamentox test potrebbe essere preferito come un test più semplice e più rapido per valutare le capacità locomotorie nei topi. Tuttavia, questi sistemi non hanno la precisione di un test più quantitativa come il test delle prestazioni rotarod, e pertanto non dovrebbero essere utilizzati per monitorare la storia naturale o di cambiamenti fenotipici di topi con danno neurologico lieve e progressivo. D&#39;altra parte, i test visivi come il test riflesso di raddrizzamento sono particolarmente adatti a topi che sono troppo giovani o troppo interessata da testare su rotarod. Per evitare valutazioni distorte del test rotarod, i parametri di prova (ad esempio, dimensioni, velocità e accelerazione della bacchetta di rotazione; quantità di formazione proposta per l&#39;animale, e l&#39;elaborazione di dati finali) devono essere accuratamente replicati 3. Oggi, il test delle prestazioni rotarod è ancora la prova del comportamento del motore più utilizzato, ma c&#39;è poco consenso sui parametri di prova ideale per produrre risultati ottimali. Abbiamo trovatostudi con i topi TMEV-IDD che hanno utilizzato diametri asta 1,18-1,6 in. (3-4 cm) 12,13, tariffe a velocità fissa di 5 a 10 giri al minuto 12,13, e di accelerazione di 5 a 10 giri / min 12-14. Tuttavia, non è noto se le conclusioni circa differenze neurologiche sarebbero generalizzare ad altre condizioni di prova. Il presente Protocollo offre raccomandazioni di parametri di test specifici che sono stati ottimizzati e sono quindi adatte per lo studio delle disabilità neurologica progressiva nel modello murino TMEV-IDD del MS utilizzando il test rotarod. In particolare, prima di intraprendere uno studio funzione motoria rotarod nei topi, si raccomanda che un numero potenzialmente importanti fattori-tra gli altri, prestazioni di base e passiva rotazione da considerare. In primo luogo, per quanto riguarda le prestazioni di base: esercitati e topi non infetti migliorare le loro prestazioni del motore nel corso del tempo, fino a raggiungere un plateau stabile per diversi giorni o settimane 8,9. Questo è the risultato del normale processo di apprendimento motorio. Tuttavia, questo miglioramento non è permanente, e se i topi sono lasciati non addestrato per diversi giorni, le loro prestazioni del motore sull&#39;asta rotante scenderà rapidamente 9. Pertanto, una determinazione prestazioni di base è fondamentale distinguere tra apprendimento motore ed effettivo recupero dopo un intervento terapeutico, nonché tra un fisiologico calo di prestazioni del motore e peggioramento a causa di una procedura sperimentale. Il nostro protocollo rotarod ottimizzato prevede di formare topi TMEV-diretto da + 15 a + 45 dpi (cioè, tra l&#39;encefalite acuta, che avviene entro + 3 a + 12 dpi, e la malattia demielinizzante cronica avanzata, che si sviluppa da + 30 a + 40 dpi) 15. Questo permette la valutazione delle prestazioni del motore a seguito di demielinizzazione progressiva e quindi esclude qualsiasi deficit contribuiscono dovuta ai primi encefalite. Idealmente, la formazione rotarod deve essere eseguita prima diinduzione della malattia. Tuttavia, al fine di sviluppare una infezione cronica del SNC, topi SJL devono essere iniettati con il virus prima del loro 7 a settimana di 16 anni. Dal momento che è generalmente accettato che le età di animali che il test rotarod può essere eseguita su è di 8 a 26 settimane 17, una sessione di allenamento efficace non può essere completato in topi prima infezione TMEV. Formazione e valutazione delle prestazioni di base sono importanti anche per escludere l&#39;effetto della scarsa motivazione, basso rendimento basale, e capacità di apprendimento bassi. Ogni animale è diversa, e queste differenze devono essere considerati in una valutazione delle prestazioni del motore. Questo è meglio risolto utilizzando un indice normalizzato prestazioni di base, noto anche come IFN. Questo indice rappresenta anche per le fluttuazioni delle prestazioni che possono essere osservati in topi durante le diverse sessioni di test. variabilità delle prestazioni è un problema comune nei test comportamentali, dovuto principalmente a fattori esterni sperimentaleprotocollo, come ad esempio scarsa motivazione e le esperienze passate dell&#39;animale. La media volte consecutive per gli ultimi tre punti di tempo di ciascun topo fornisce una stima della tendenza centrale della distribuzione che è previsto se le prestazioni rimane stabile. Questo rappresenta il giorno per giorno la variabilità delle prestazioni individuali. Grave disabilità neurologica è quindi definito da valori di NFI inferiore o uguale a 0,3, mentre i topi relativamente inalterati sono segnati con NFI valori di maggiore o uguale a 0,7. Purtroppo, questa strategia non elimina completamente il problema che i cambiamenti motivazionali possono influenzare le prestazioni del motore. Per affrontare ulteriormente questo problema, i topi possono essere addestrati con l&#39;aggiunta di specifici caratteristiche motivanti, come la lieve privazione di cibo prima di formazione o aumento della paura di cadere causata dalla caduta di altezza regolabile di 17,5-23,5 in. (44,5 a 60 cm). In secondo luogo, per quanto riguarda le rotazioni passivi o loop: forse la minaccia più importante per il validità dei dati rotarod è la presenza di rotazioni passivi che sorgono quando il mouse può aggrapparsi e ruotare passivamente l&#39;asta compie 18. Anche se la rotazione passiva si osserva sul rotarod, soprattutto nei topi con problemi di coordinazione motoria, questo comportamento di coping può portare alla fine cadere l&#39;asta, che erroneamente indicherebbe l&#39;assenza di deficit motori. Pertanto, una misura secondaria di coordinazione motoria disturbato, che dovrebbe essere considerato nell&#39;analisi dei dati, è il conteggio del numero di volte che il mouse si trasforma intorno all&#39;asta senza cadere. Inoltre, la rotazione passiva è influenzato fortemente da parametri di attività quali il diametro, velocità e accelerazione gradi dello stelo 18. Non esistono soluzioni perfette per ridurre il rischio di rotazione passiva, ma una risoluzione possibile può essere l&#39;uso di un&#39;asta di diametro maggiore (cioè, 1,18 a 3.15 in. (3 a 8 cm)) o creste meno pronunciate così come per ridurre leggermente la presa del mouse. &lt;/ P&gt; Un limite della prova di rotarod è che la valutazione del motore è limitato ad un tempo di osservazione breve. Inoltre, il test in diversi momenti del ciclo luce-buio può alterare l&#39;esito del test comportamentali 19. Così, al fine di superare questi problemi, molte aziende stanno sviluppando sistemi di analisi gabbia casa innovative che forniscono 24/7 monitoraggio dei comportamenti di roditori. Questi sistemi di monitoraggio rappresentano sicuramente il più nuovo e più entusiasmante tecnologia disponibile nel campo della ricerca comportamentale roditore, ma sono tuttora estremamente costosi e non sempre accessibili ai laboratori di ricerca. In sintesi, la prova di efficienza rotarod è un test relativamente semplice, poco costoso, e ben caratterizzato per la valutazione a lungo termine di disabilità neurologica nei TMEV-IDD, un modello murino di SM progressiva. Il vantaggio di questo test sui sintomi clinici tradizionali segnare sistemi è che genera una variabile obiettivo QUAntify gli effetti dei diversi farmaci, le condizioni e le procedure sulla funzione motoria. Data la robustezza del test delle prestazioni rotarod, applicando alcune semplici precauzioni, come sopra descritto, questa procedura offre una linea di base rispetto al quale valutare (1) la rilevanza del modello di topo TMEV-IDD di sclerosi multipla progressiva e (2) la sua utilità per testare terapie volte a trattamento di condizioni neurologiche progressive come MS.

di Theiler murini Encefalomielite Virus (TMEV) è un virus a RNA a singolo filamento neurotropo che infetta con insistenza il murino sistema nervoso centrale (SNC). Nei topi suscettibili, l&#39;infezione da TMEV provoca una malattia demielinizzante cronica progressiva immuno-mediata, nota come malattia demielinizzante TMEV-indotta (TMEV-IDD). infezione sperimentale di topi prende un decorso della malattia simile a quello visto in forme progressive di sclerosi multipla (SM). TMEV-IDD è caratterizzato da due fasi distinte: la fase acuta e la fase cronica. La fase acuta è un mite, di solito subclinico 1,2 encefalite. La seconda fase, cronica, a partire circa un mese dopo l&#39;infezione, è costituito da una disabilità lenta progressione caratterizzata da demielinizzazione, infiammazione, e assonale 1,2 danni. La debolezza osservata nei topi è associata con spasticità e, occasionalmente, gravi spasmi tonici. Perché ci sono attualmente medications a migliorare la progressiva disabilità nei pazienti, i ricercatori sono particolarmente attratti da TMEV-IDD, che rappresenta un modello animale ottimale per monitorare l&#39;impatto dei farmaci modificanti la malattia sulla progressione della malattia. Tuttavia, nei topi come pure in pazienti con SM, il monitoraggio della progressione della disabilità richiede una continua osservazione clinica per periodi di tempo prolungati. Nei topi, il monitoraggio a lungo termine per la progressione della disabilità può essere realizzato con il test delle prestazioni rotarod. Il test di prestazione rotarod è un test comportamentale standard che valuta le funzioni motorie associate come la coordinazione, equilibrio, e la fatica nei roditori. I topi devono mantenere l&#39;equilibrio su un&#39;asta tornitura, che ruota in accelerazione continua; il tempo di latenza per caduta da questa canna viene registrato. Gli animali con disfunzione neurologica sono in grado di rimanere sulla bacchetta di rotazione finché controlli, e normalmente scendere quando la velocità di rotazione è superiore a loropotenza del motore. L&#39;impairment più neurologica gli animali hanno, prima che cadere l&#39;asta, e più breve è il tempo di latenza è. Il vantaggio del test rotarod oltre ai tradizionali sistemi di punteggio visivi è che genera un obiettivo, misurabile variabile il tempo di latenza-, che in ultima analisi può essere utilizzato per le analisi statistiche per quantificare gli effetti delle terapie e delle procedure sperimentali 3. Nel Laboratorio di Neuroimmunologia (LONI) a Dartmouth, i topi sono sottoposti a un protocollo di adattamento, dove vengono testati prima di infezione TMEV al fine di familiarizzare con la macchina e valutare il loro normale coordinazione equilibrio &quot;di base&quot; e di controllo del motore 4, 5. Una volta che la linea di base viene stabilita ei topi sono infettati con TMEV, vengono testati una o due volte alla settimana per un periodo di diversi mesi. Il protocollo di prova reale dura mediamente 150 giorni, permettendo così una valutazioneil declino di equilibrio, la coordinazione e il controllo motorio durante l&#39;intero corso della malattia demielinizzante. Diverse centinaia di TMEV-IDD e sham trattati topi sono stati testati finora per disfunzione neurologica a Dartmouth. Questi topi avevano ricevuto diversi trattamenti immunomodulanti, ma nessun agente farmacologico è stato trovato per essere efficace nel migliorare la progressione della disabilità 6,7. Il presente articolo ed il protocollo relativi descrivono come caratterizzare il danno neurologico progressivo mostrata dai topi TMEV-IDD. In particolare, il protocollo offre raccomandazioni dei parametri di prova specifici ritenuti generalmente adatto per studiare la disabilità neurologica nei topi TMEV-IDD utilizzando il test rotarod. Questa procedura prevede una linea di base rispetto al quale valutare (1) la rilevanza di questo modello murino di sclerosi multipla progressiva e (2) la sua utilità per testare terapie volte a trattamento di condizioni neurologiche progressive come MS. Chiaramente, latest delle prestazioni rotarod e l&#39;attuale protocollo di parametri di prova ottimizzati e non sono solo utili a rilevare la disabilità neurologica progressiva nel modello murino TMEV-IDD, ma sono anche utili per scoprire i danni in altri modelli di virus-indotta e / o del mouse genetica di malattie neurodegenerative.

<table><tbody><tr><td>Mice SJL/JCrHsd 4 to 6 weeks old</td><td>Envigo</td><td>#052</td><td></td></tr><tr><td>TMEV virus stock</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane vaporizer</td><td>Harvard Apparatus</td><td>#340471</td><td></td></tr><tr><td>Insulin Syringes U- 100 29 g x 0.5 cc</td><td>BD</td><td>#328203</td><td></td></tr><tr><td>Rotamex-5 4 Lane Rota-Rod for Mice with RS-232 and Software</td><td>Columbus Instruments</td><td>#0890M</td><td></td></tr></tbody></table>

measuring progressive neurological disability in a mouse model of multiple sclerosis

After intracerebral infection with the Theiler's Murine Encephalomyelitis Virus (TMEV), susceptible SJL mice develop a chronic-progressive demyelinating disease, with clinical features similar to the progressive forms of multiple sclerosis (MS). The mice show progressive disability with loss of motor and sensory functions, which can be assessed with multiple apparatuses and protocols. Among them, the Rotarod performance test is a very common behavioral test, its advantage being that it provides objective measurements, but it is often used assuming that it is straightforward and simple. In contrast to visual scoring systems used in some models of MS, which are highly subjective, the Rotarod test generates an objective, measurable, continuous variable (i.e., length of time), allowing almost perfect inter-rater concordances. However, inter-laboratory reliability is only achieved if the various testing parameters are replicated. In this manuscript, recommendations of specific testing parameters, such as size, speed, and acceleration of the rod; amount of training given to the animals; and data processing, are presented for the Rotarod test.

Lo scopo di questo esperimento rappresentativo è stato quello di confrontare la disabilità neurologica indotta dal ceppo Daniels (DA) e il fagiolo ceppo di TMEV. Ai fini del presente studio, un gruppo di 32 topi SJL femmina sono stati infettati con intracranially TMEV, sia il ceppo DA (n = 16) o il ceppo BeAn (n = 16), e loro segni clinici sono stati monitorati nel tempo. Un ulteriore gruppo di 20 topi è stata trattata sham (vale a dire, soluzione salina è stato iniettato intracranially) e servito come gruppo di controllo sano. Il test delle prestazioni rotarod è stato utilizzato per valutare la progressione della malattia cronica nei topi TMEV infettati e controlli farsa. I topi erano orecchio singolarmente marcati e sottoposti al protocollo di adattamento quotidiano nella settimana prima dell&#39;iniezione di TMEV e poi al protocollo di prova effettivo che è durato 125 giorni. Per ogni giorno della prova, il tempo di esecuzione, definita come la lunghezza di time il mouse alloggiato sull&#39;asta, è stato immagazzinato individualmente per ogni topo come media di 3 studi per quel giorno. dati rotarod si esprime anche come NFI e come adjNFI sham normalizzata. Come mostrato nella Figura 3A, l&#39;infezione con TMEV influenzato negativamente i tempi di esecuzione dei topi. A misure ripetute ANOVA a due vie rivelato un effetto significativo di infezione TMEV (F = 56.76, p &lt;0,0001) e un effetto di tempo significativo (F = 3.26, p &lt;0,0001) e un&#39;interazione tempo di trattamento (F = 8,065, p &lt;0,0001). Multiplo test di confronto del seguente Dunnett ha rivelato che entrambi i gruppi di topi TMEV-infettati avevano valori NFI significativamente inferiori a quelli di topi sham (p ≤ 0,01; figura 3b). La differenza era statisticamente significativa partendo giorno + 61 pi greco fino alla fine del follow-up (Figura 3B). Non c&#39;era differenza comparing progressione della disabilità nei topi infettati con il ceppo di fagioli e quelli infettati con il ceppo DA a tutti i tempi (p&gt; 0.5; Figura 3C). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54616/54616fig1.jpg" /> Figura 1:. Iniezione intracranica Per eseguire iniezioni intracraniche, il mouse è gas-anestetizzato e trattenuto su una superficie solida. Fino a 30 ml sono sicuro iniettati nel cervello di topo. Il sito di iniezione è di circa a metà strada tra la linea dell&#39;occhio e dell&#39;orecchio e appena fuori dalla linea mediana. Un ago 30 G penetra direttamente il cranio, e una siringa da insulina è usato comodamente per evitare che l&#39;ago che si estende troppo in profondità nel cervello. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54616/54616fig1large.jpg" target="_blank">Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Figura 2:. L&#39;apparato rotarod Il test è un test rotarod neurocomportamentale standard in cui i topi sono addestrati a eseguire su un&#39;asta rotante e sono a tempo per quanto tempo possono rimanere sullo stelo quando si muove lentamente. L&#39;asta è sospeso sopra un pavimento della gabbia, e topi, naturalmente, cercare di rimanere sullo stelo per evitare di cadere a terra. La caduta dallo stelo alla base dello strumento provoca alcun danno ai topi. A) Apparecchiatura rotarod standard consiste di un&#39;asta motorizzato con velocità costante o accelerazione. B) Pannelli dividono l&#39;asta in corsie separate, ciascuna adatta un singolo animale. Un totale di 4 topi può essere testato durante ciascuna prova. C) L&#39;asta è 1,18. (Circa 3 cm) di diametro, e la sua superficie è zigrinata, permettendo topi per ottenere una migliore presa. La caduta del mouse è appunto oggetto di un fascio di foto cheregistra automaticamente la quantità di tempo speso per l&#39;asta. I dati sperimentali è registrato in un computer dopo che i topi sono tutti caduti dallo stelo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54616/54616fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54616/54616fig3.jpg" /> Figura 3:. Rotarod Performance Test in topi TMEV-infette e sham comandi Il test è stato eseguito rotarod per misurare la funzione del motore di sham, DA-infetti e topi infettati fagiolo. Oltre il tempo (sec) (A) in esecuzione, i dati rotarod sono stati anche espressi come indice di funzione neurologica (NFI) (B), e una finzione-normalizzato regolato NFI (adjNFI) (C). La latenza di cadere da un rotarod accelerazione è stato misurato in tre prove al giorno. I dati sono presentati come media ± errore standard della media (SEM). Blue cerchio, n = 16 topi infettati fagiolo; quadrati rossi, n = 16 topi DA-infettati; triangoli neri, n = 20 controlli sham-trattati. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54616/54616fig3large.jpg" target="_blank">Fai clic qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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Measuring Progressive Neurological Disability in a Mouse Model of Multiple Sclerosis

An optimized testing protocol is presented in this paper for the Rotarod performance test, used for measuring progressive neurological disability in TMEV-infected mice.

Misurare Progressive neurologico disabilità in un modello murino di sclerosi multipla

After intracerebral infection with the Theiler's Murine Encephalomyelitis Virus (TMEV), susceptible SJL mice develop a chronic-progressive demyelinating ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Neuroscience

10.9K Views.  Geisel School of Medicine at Dartmouth. An optimized testing protocol is presented in this paper for the Rotarod performance test, used for measuring progressive neurological disability in TMEV-infected mice. 

Video: Measuring Progressive Neurological Disability in a Mouse Model of Multiple Sclerosis

Measuring Motor Coordination in Mice

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such as emotionality or cognition can be assessed, however, it is vital to determine whether the motor capabilities of e.g. a mutant or lesioned mouse allow such an assessment. Performance on a maze task requiring strength and coordination, such as the Morris water maze, might well be impaired in a mouse by motor, rather than cognitive, impairments, so it is essential to selectively dissect the latter from the former. For example, sensorimotor impairments caused by NMDA antagonists have been shown to impair water maze performance2. 
Motor coordination has traditionally been assessed in mice and rats by the rotarod test, in which the animal is placed on a horizontal rod that rotates about its long axis; the animal must walk forwards to remain upright and not fall off. Both set speed and accelerating versions of the rotarod are available.
The other three tests described in this article (horizontal bar, static rods and parallel bars) all measure coordination on static apparatus. The horizontal bar also requires strength for adequate performance, particularly of the forelimbs as the mouse initially grips the bar just with the front paws. 
Adult rats do not perform well on tests such as the static rods and parallel bars (personal observations); they appear less well coordinated than mice. I have only tested male rats, however, and male mice seem generally less well coordinated than females. Mice appear to have a higher strength:weight ratio than rats; the Latin name, Mus musculus, seems entirely appropriate. The rotarod, the variations of the foot fault test12 or the Catwalk (Noldus)15 apparatus are generally used to assess motor coordination in rats.

Protocols are presented for two established motor coordination tasks, the accelerating rotarod and horizontal bar, also two tests developed in Oxford recently, the static rods and parallel bars. These tests can detect motor impairments potentially of interest in their own right, as well as being possible variables in tests of other areas of behavior.

Misurare Coordinamento motore in Mouse

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such ...

Ricerca

Neuroscienze

Clinical Testing and Spinal Cord Removal in a Mouse Model for Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS)

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disorder resulting in progressive degeneration of motoneurons. Peak of onset is around 60 years for the sporadic disease and around 50 years for the familial disease. Due to its progressive course, 50% of the patients die within 30 months of symptom onset. In order to evaluate novel treatment options for this disease, genetic mouse models of ALS have been generated based on human familial mutations in the SOD gene, such as the SOD1 (G93A) mutation. Most important aspects that have to be evaluated in the model are overall survival, clinical course and motor function. Here, we demonstrate the clinical evaluation, show the conduction of two behavioural motor tests and provide quantitative scoring systems for all parameters. Because an in depth analysis of the ALS mouse model usually requires an immunohistochemical examination of the spinal cord, we demonstrate its preparation in detail applying the dorsal laminectomy method. Exemplary histological findings are demonstrated. The comprehensive application of the depicted examination methods in studies on the mouse model of ALS will enable the researcher to reliably test future therapeutic options which can provide a basis for later human clinical trials.

Clinical Testing and Spinal Cord Removal in a Mouse Model for Amyotrophic Lateral Sclerosis ALS

A mouse model for amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is examined clinically and behaviorally. As a prerequisite for an accompanying immunohistological analysis the preparation of the spinal cord is depicted in detail.

Test clinici e la rimozione del midollo spinale in un modello murino di sclerosi laterale amiotrofica (SLA)

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disorder resulting in progressive degeneration of motoneurons. Peak of onset is around 60 ...

Medicina

A Quick Phenotypic Neurological Scoring System for Evaluating Disease Progression in the SOD1-G93A Mouse Model of ALS

The SOD1-G93A transgenic mouse is the most widely used animal model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). At ALS TDI we developed a phenotypic screening protocol, demonstrated in video herein, which reliably assesses the neuromuscular function of SOD1-G93A mice in a quick manner. This protocol encompasses a simple neurological scoring system (NeuroScore) designed to assess hindlimb function. NeuroScore is focused on hindlimb function because hindlimb deficits are the earliest reported neurological sign of disease in SOD1-G93A mice. The protocol developed by ALS TDI provides an unbiased assessment of onset of paresis (slight or partial paralysis), progression and severity of paralysis and it is sensitive enough to identify drug-induced changes in disease progression. In this report, the combination of a detailed manuscript with video minimizes scoring ambiguities and inter-experimenter variability thus allowing for the protocol to be adopted by other laboratories and enabling comparisons between studies taking place at different settings. We believe that this video protocol can serve as an excellent training tool for present and future ALS researchers.

This video protocol describes a sensitive, reliable, and quick method for evaluating the neuromuscular deficits in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.

Un Sistema di punteggio rapida fenotipica neurologica per la valutazione di progressione della malattia nel SOD1-G93A modello murino della SLA

The SOD1-G93A transgenic mouse is the most widely used animal model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). At ALS TDI we developed a phenotypic screening ...

Sagittal Plane Kinematic Gait Analysis in C57BL/6 Mice Subjected to MOG35-55 Induced Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

Kinematic gait analysis in the sagittal plane has frequently been used to characterize motor deficits in multiple sclerosis (MS). We describe the application of these techniques to identify gait deficits in a mouse model of MS, known as experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Paralysis and motor deficits in mice subjected to EAE are typically assessed using a clinical scoring scale. However, this scale yields only ordinal data that provides little information about the precise nature of the motor deficits. EAE disease severity has also been assessed by rotarod performance, which provides a measure of general motor coordination. By contrast, kinematic gait analysis of the hind limb in the sagittal plane generates highly precise information about how movement is impaired. To perform this procedure, reflective markers are placed on a hind limb to detect joint movement while a mouse is walking on a treadmill. Motion analysis software is used to measure movement of the markers during walking. Kinematic gait parameters are then derived from the resultant data. We show how these gait parameters can be used to quantify impaired movements of the hip, knee, and ankle joints in EAE. These techniques may be used to better understand disease mechanisms and identify potential treatments for MS and other neurodegenerative disorders that impair mobility.

Kinematic gait analysis in the sagittal plane yields highly precise information about how movement is executed. We describe the application of these techniques to identify gait deficits for mice subjected to autoimmune-mediated demyelination. These methods may also be used to characterize gait deficits for other mouse models featuring impaired locomotion.

Piano sagittale cinematica Gait Analysis nei topi C57BL/6 sottoposti a MOG35-55 indotto encefalomielite Autoimmune Sperimentale

Kinematic gait analysis in the sagittal plane has frequently been used to characterize motor deficits in multiple sclerosis (MS). We describe the ...

Bioluminescence and Near-infrared Imaging of Optic Neuritis and Brain Inflammation in the EAE Model of Multiple Sclerosis in Mice

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in SJL/J mice is a model for relapsing-remitting multiple sclerosis (RRMS). Clinical EAE scores describing motor function deficits are basic readouts of the immune-mediated inflammation of the spinal cord. However, scores and body weight do not allow for an in vivo assessment of brain inflammation and optic neuritis. The latter is an early and frequent manifestation in about 2/3 of MS patients. Here, we show methods for bioluminescence and near-infrared live imaging to assess EAE evoked optic neuritis, brain inflammation, and blood-brain barrier (BBB) disruption in living mice using an in vivo imaging system. A bioluminescent substrate activated by oxidases primarily showed optic neuritis. The signal was specific and allowed the visualization of medication effects and disease time courses, which paralleled the clinical scores. Pegylated fluorescent nanoparticles that remained within the vasculature for extended periods of time were used to assess the BBB integrity. Near-infrared imaging revealed a BBB leak at the peak of the disease. The signal was the strongest around the eyes. A near-infrared substrate for matrix metalloproteinases was used to assess EAE-evoked inflammation. Auto-fluorescence interfered with the signal, requiring spectral unmixing for quantification. Overall, bioluminescence imaging was a reliable method to assess EAE-associated optic neuritis and medication effects and was superior to the near-infrared techniques in terms of signal specificity, robustness, ease of quantification, and cost.

We show a technique for in vivo live bioluminescence and near-infrared imaging of optic neuritis and encephalitis in the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model for multiple sclerosis in SJL/J mice.

Bioluminescenza e vicino infrarosso Imaging di neurite ottica e cervello infiammazione nel modello EAE della sclerosi multipla nei topi

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in SJL/J mice is a model for relapsing-remitting multiple sclerosis (RRMS). Clinical EAE scores describing ...

In Vivo Electrophysiological Measurement of Compound Muscle Action Potential from the Forelimbs in Mouse Models of Motor Neuron Degeneration

Assessing the functionality of the nerve axon provides detailed information on the progression of neuromuscular disorders. Electrophysiological recordings provide a sensitive approach to measure nerve conduction in humans and rodent models. To broaden the technical possibilities for electromyography in mice, the measurement of compound muscle action potentials (CMAPs) from the brachial plexus nerve in the forelimb using needle electrodes is described here. CMAP recordings after stimulating the sciatic nerve in hindlimbs have been previously described. The newly introduced method here allows for the evaluation of the nerve conductivity at an additional site, and thus provides a more profound overview of the neuromuscular functionality. The technique provides information on both the relative number of functional axons and the myelination level. Thereby, this method can be applied to assess both axonal diseases as well as demyelinating conditions. This minimally invasive method does not require extraction of the nerve and therefore it is suitable for repeated measurements for longitudinal follow-up in the same animal. Similar recordings are performed in clinical setups to emphasize the translational relevance of the method.

In Vivo Electrophysiological Measurement of Compound Muscle Action Potential from the Forelimbs in Mouse Models of Motor Neuron Degeneration

The measurement of nerve conduction is a useful tool to assess mouse models of neurodegeneration but it is frequently only applied to stimulate the sciatic nerve in hindlimbs. Here, we describe a technique to measure compound muscle action potential (CMAP) in vivo in the mouse forelimb muscles innervated by the brachial plexus.

In Vivo Elettrofisiologici misurazione del potenziale di azione muscolare composto da arti anteriori in modelli murini di degenerazione del motoneurone

Assessing the functionality of the nerve axon provides detailed information on the progression of neuromuscular disorders. Electrophysiological recordings ...

Colorazione istologica del midollo spinale per la valutazione della gravità della malattia EAE

Scoring Central Nervous System Inflammation, Demyelination, and Axon Injury in Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is a common immune-based model of multiple sclerosis (MS). This disease can be induced in rodents by active immunization with protein components of the myelin sheath and Complete Freund&#39;s adjuvant (CFA) or by the transfer of myelin-specific T effector cells from rodents primed with myelin protein/CFA into na&#239;ve rodents. The severity of EAE is typically scored on a 5-point clinical scale that measures the degree of ascending paralysis, but this scale is not optimal for assessing the extent of recovery from EAE. For example, clinical scores remain high in some EAE models (e.g., myelin oligodendrocyte glycoprotein [MOG] peptide-induced model of EAE) despite the resolution of inflammation. Thus, it is important to complement clinical scoring with histological scoring of EAE, which also provides a means to study the underlying mechanisms of cellular injury in the central nervous system (CNS).
Here, a simple protocol is presented to prepare and stain spinal cord and brain sections from mice and to score inflammation, demyelination, and axonal injury in the spinal cord. The method for scoring leukocyte infiltration in the spinal cord can also be applied to score brain inflammation in EAE. A protocol for measuring soluble neurofilament light (sNF-L) in the serum of mice using a Small Molecule Assay (SIMOA) assay is also described, which provides&#160;feedback on the extent of overall CNS injury in live mice.

Autore in primo piano: Svelare il percorso che collega l'obesità all'infiammazione autoimmune nella sclerosi multipla 

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) serves as an animal model of multiple sclerosis. This article describes an approach for scoring spinal cord inflammation, demyelination, and axonal injury in EAE. Additionally, a method to quantify soluble neurofilament light levels in the mice serum is presented, facilitating the assessment of axonal injury in live mice.

Punteggio dell'infiammazione del sistema nervoso centrale, della demielinizzazione e della lesione assonale nell'encefalomielite autoimmune sperimentale

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is a common immune-based model of multiple sclerosis (MS). This disease can be induced in rodents by ...

Immunologia e infezioni

Quantificazione della disfunzione locomotoria nei topi con lesione del midollo spinale utilizzando MouseWalker

Using the MouseWalker to Quantify Locomotor Dysfunction in a Mouse Model of Spinal Cord Injury

The execution of complex and highly coordinated motor programs, such as walking and running, is dependent on the rhythmic activation of spinal and supra-spinal circuits. After a thoracic spinal cord injury, communication with upstream circuits is impaired. This, in turn, leads to a loss of coordination, with limited recovery potential. Hence, to better evaluate the degree of recovery after the administration of drugs or therapies, there is a necessity for new, more detailed, and accurate tools to quantify gait, limb coordination, and other fine aspects of locomotor behavior in animal models of spinal cord injury. Several assays have been developed over the years to quantitatively assess free-walking behavior in rodents; however, they usually lack direct measurements related to stepping gait strategies, footprint patterns, and coordination. To address these shortcomings, an updated version of the MouseWalker, which combines a frustrated total internal reflection (fTIR) walkway with tracking and quantification software, is provided. This open-source system has been adapted to extract several graphical outputs and kinematic parameters, and a set of post-quantification tools can be to analyze the output data provided. This manuscript also demonstrates how this method, allied with already established behavioral tests, quantitatively describes locomotor deficits following spinal cord injury.

Autore in primo piano: Utilizzo del MouseWalker per quantificare la disfunzione locomotoria in un modello murino di lesione del midollo spinale  

An experimental pipeline to quantitatively describe the locomotor pattern of freely walking mice using the MouseWalker (MW) toolbox is provided, ranging from initial video recordings and tracking to post-quantification analysis. A spinal cord contusion injury model in mice is employed to demonstrate the usefulness of the MW system.

Misurare Progressive neurologico disabilità in un modello murino di sclerosi multipla

Riepilogo

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Capitoli in questo video

Misurare Coordinamento motore in Mouse

Test clinici e la rimozione del midollo spinale in un modello murino di sclerosi laterale amiotrofica (SLA)

Un Sistema di punteggio rapida fenotipica neurologica per la valutazione di progressione della malattia nel SOD1-G93A modello murino della SLA

Piano sagittale cinematica Gait Analysis nei topi C57BL/6 sottoposti a MOG35-55 indotto encefalomielite Autoimmune Sperimentale

Bioluminescenza e vicino infrarosso Imaging di neurite ottica e cervello infiammazione nel modello EAE della sclerosi multipla nei topi

In Vivo Elettrofisiologici misurazione del potenziale di azione muscolare composto da arti anteriori in modelli murini di degenerazione del motoneurone

Punteggio dell'infiammazione del sistema nervoso centrale, della demielinizzazione e della lesione assonale nell'encefalomielite autoimmune sperimentale

Punteggio dell'infiammazione del sistema nervoso centrale, della demielinizzazione e della lesione assonale nell'encefalomielite autoimmune sperimentale

Punteggio dell'infiammazione del sistema nervoso centrale, della demielinizzazione e della lesione assonale nell'encefalomielite autoimmune sperimentale

Utilizzo di MouseWalker per quantificare la disfunzione locomotoria in un modello murino di lesione del midollo spinale