다발성 경화증의 마우스 모델에서 진보적 인 신경 학적 장애를 측정

요약

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

초록

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.

서문

Theiler의 쥐 뇌척수염 바이러스 (TMEV)는 지속적으로 쥐의 중추 신경계 (CNS)를 감염시키는 neurotropic 단일 가닥 RNA 바이러스이다. 민감한 쥐에서 TMEV 감염은 TMEV에 의한 탈수 초성 질환 (TMEV - IDD)로 알려진 면역 매개 만성 프로그레시브 탈수 초성 질환을 발생합니다. 쥐의 실험 감염은 다발성 경화증 (MS)의 진보적 인 형태에서 본 그 유사한 질병 과정을합니다. 급성기와 만성기 : TMEV - IDD는 두 가지 단계를 특징으로한다. 급성 단계는 가벼운, 일반적으로 무증상 뇌염 ^{1,2입니다.} 두 번째, 만성 단계는 감염 후 약 한달 시작, 탈수 초화, 염증, 및 축삭 손상 ^1,2 특징으로하는 천천히 진행 장애로 구성되어 있습니다. 마우스에서 관찰 약점은 경직하고, 때때로 심한 토닉 경련과 관련이있다.

현재 더 medicatio이 없기 때문에NS 환자에서 진행성 장애를 개선하는 연구는 특히 질병의 진행에 질병 변경 약물의 효과를 모니터링하기위한 최적의 동물 모델을 나타내는 TMEV-IDD 의해 끌린다. 그러나, 마우스에서뿐만 아니라 MS 환자, 장애의 진행의 모니터링은 장시간에 걸쳐 연속적인 임상 적 관찰이 필요하다. 마우스에서, 장애의 진행 장기 모니터링은 로타로드 (rotarod) 성능 테스트로 달성 될 수있다.

로타로드 (rotarod) 성능 테스트는 설치류 조정, 밸런스 및 피로와 같은 모터 연관된 함수를 평가 표준 행동 시험이다. 생쥐들은 연속적인 가속하에 회전되는 회전로드에 자신의 균형을 유지해야한다; 이로드가 기록에서 시간 지연이 떨어져있다. 신경 학적 장애를 가진 동물은 대조군으로 한 회전 막대에 머물 수없는, 그리고 회전 속도를 초과 할 때 일반적으로 내려 자신의모터 용량. 동물이 더 신경 손상은 빨리 그들이로드 떨어지지하고 짧은 시간 지연이다.

전통적인 시각 채점 시스템을 통해 로타로드 (rotarod) 시험의 장점은 목표를 생성하는 것이다 측정 가능한 가변 시간 지연에 궁극적으로 치료 및 실험 절차 ^(3)의 효과를 정량화하기 위해 통계 분석을 위해 사용될 수있다.

다트머스에서 Neuroimmunology (LONI)의 실험에서, 쥐 위해 기계로 익숙하고 정상 "기준"균형 조정 및 모터 제어 ^(4)을 평가하기 위해 그들이 이전에 TMEV 감염 테스트 적응 프로토콜을 ^{실시한다, 5.} 기준이 설정되고 마우스 TMEV 감염되면, 이들은 수개월에 걸쳐 한 번 또는 두 번 주 시험된다. 실제 시험 프로토콜에 따라서의 평가를 허용 150 일 평균 지속탈수 초성 질환의 전체 과정을 통해 균형, 조정 및 모터 제어의 감소.

수백 TMEV - IDD와 가짜 처리 된 마우스는 다트머스 대학에서 신경 학적 장애에 대한 지금까지 테스트되었습니다. 이러한 마우스는 다양한 면역 치료를받은하지만 약학 제제는 장애의 ^진행을 완화 ^-6,7- 효과적인 것으로 발견되었다. 본 기사와 관련 프로토콜은 TMEV - IDD 마우스에 의해 표시되는 진보적 인 신경 학적 손상을 특성화하는 방법에 대해 설명합니다. 특히, 프로토콜은 로타로드 (rotarod) 테스트를 사용 TMEV-IDD 생쥐에서 신경 학적 장애를 연구하는데 일반적으로 적합한 것으로 믿어 특정 테스트 파라미터의 추천을 제공한다. 이 절차는 평가하기위한 기준 (1) 등 MS와 같은 진보적 인 신경 학적 상태를 치료하기위한 치료를 테스트하기위한 진보적 인 MS (2) 그 유용성이 마우스 모델의 관련성을 제공합니다. 분명히,로타로드 (rotarod) 성능 테스트와 현재 최적화 테스트 파라미터 및 프로토콜 TMEV-IDD 마우스 모델에서 진행성 신경계 장애 검출에 유용하지 않은뿐만 아니라, 신경 변성 질환의 다른 바이러스 - 유도 및 / 또는 유전자 마우스 모델에서 장애를 커버링에 유용하다.

프로토콜

모든 동물의 작업은 다트머스 대학에서 의학 이젤 학교에서 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)에 의해 검토 및 승인 프로토콜을 사용합니다.

1. 마우스 모델

1. TMEV 유발 탈수 초성 질환의 유도
   1. 편안한 작업 공간으로 랙에서 4 ~ 6 주 된 여성 SJL / JHan 마우스가 들어있는 새장을 이동합니다. 임상 및 조직 학적 질환의 개별 평가를 할 수 있도록 (귀 태그 또는 귀 펀치 예) 쥐를 표시합니다.
   2. 29 게이지 인슐린 주사기와 바늘로 PBS에서, TMEV 감염 재고 (PFU 2 × 10 ⁶ 플라크 형성 단위)의 30 μl를 그립니다.
   3. 마취 가스 시스템을 준비 : 절차의 지속 기간에 대한 산소 및 이소 플루 란 충분한 양의 존재를 보장하기 위해 시스템을 확인한다.
   4. / 분 1 L에 유량계를 켭니다. 유도 챔버에 동물을 배치하고 상부를 밀봉. 버지니아 켭니다3.5 %에 porizer 및 기댄 때까지 동물을 모니터링 할 수 있습니다.
   5. 챔버에서 동물을 제거하고 적절한 마취를 보장하기 위해 발바닥을 곤란하게하여 마우스를 테스트합니다. 강한 핀치에 대한 응답의 부족은 충분한 마취를 나타냅니다.
   6. 70 % 이소 프로필 알코올로 주사 부위를 청소합니다.
   7. 자유 주입 (그림 1)에 의해 오른쪽 대뇌 반구에 TMEV 감염 주식의 30 μl를 주입한다. 주사 부위는 약 반쯤 눈과 귀 라인 사이에 단지 중간 선 꺼져 있습니다.
   8. (- 5 분 ​​보통 3)의 유지 케이지 번 완전히 경고 및 모바일 마우스를 돌려줍니다.
   9. 질병의 발전의 신속성에 따라 3-6 개월 TMEV 감염 후 방혈 또는 심장 관류 쥐를 안락사.

2. 로타로드 (rotarod) 분석

1. 로타로드 (rotarod)기구
   1. 이전 TMEV 감염 테스트 마우스는 그들을했습니다합니다기계 및 일반 기준 밸런스 조정 및 모터 제어를 평가하기.
   2. -5 일에 적응 프로토콜 후 감염 (, 즉 5 일 TMEV 감염 전에 dpi로)를 시작합니다.
   3. 생쥐들을 환경에 적응할 수 있도록하기 위해, 적어도 30 분 전에 로타로드 (rotarod)에 테스트 시험장에 적응하도록 허용한다.
   4. 로타로드 (rotarod) 장치와 컴퓨터가 연결되어 있고 서로 (그림 2)에 연결되어 있는지 확인합니다.
   5. 표 1에 기재된 바와 같이, -5 dpi의 트레이닝 프로토콜 파라미터와 로타로드 (rotarod)는 미리 설정된.
   6. 날짜 및 식별 정보와 함께 작업 파일을 저장합니다.
   7. 로타로드 (rotarod)에 인접 테이블에 랙에서 테스트 할 분대를 포함하는 케이지를 이동합니다. 마우스는 일반적으로 4 분대에서 시험한다.
   8. 멀리 연산자에서 직면, 꼬리로 마우스를 들고로드에 놓습니다. 네 번째 마우스를 통해 초 동안 반복합니다. 마우스 FAL 경우모든 마우스 위치에까지 LS 또는 점프는 로타로드 (rotarod)에 그 차선에 다시 배치합니다. 어떤 마우스 조작에 직면 돌아서 경우 무시합니다.
   9. 모든 쥐를로드 한 후 실험을 시작하기 위해 "입력"버튼을 누릅니다. 타이머가 자동으로 시작 관찰하고 각 레인의 표시에 분 (RPM) 당 회전.
      1. 각 동물을 막대에서 내려 가면 동물로드에 잔류 하강시로드의 속도뿐만 아니라, 시간의 지속 시간을 기록한다. 로드는 마지막 동물이로드 어셈블리에서 떨어졌다 때까지 회전 할 것입니다.
   10. 모든 마우스가 떨어진 후,로드에서 모든 배설물 boli과 소변을 제거하기 위해 조직을 사용합니다. 소변 및 대변 물질의 존재는 그립 마우스로드의 능력에 영향을 미칠 수있다.
       1. 3 분 휴식 후, 쥐에게 시험 제 다음 두 번째 및 준다. 하나의 시험 당 최대 시간은 240 초입니다. 각 테스트 하루 동안 3 시험의 총을 관리 할 수 ​​있습니다.
   11. 자신의 홈 케이지에 마우스를 반환하고 다시 랙을 반환합니다. 실험 세션의 끝에서, 기계 오프 모든 찌꺼기를 제거하기 위해 비누와 물로 세척 로타로드 (rotarod).
   12. 에탄올 70 %와 깨끗한베이스 플레이트를 닦습니다. 소독 이산화 염소로 전체 시스템을 스프레이.
   13. 4 - - 3 - 2, - 날 1 파이, 표 1에 설명 된대로 적절한 훈련 프로토콜 매개 변수와 로타로드 (rotarod)을 미리 설정하고, 반복 2.1.12에 2.1.2 단계를 반복합니다.
   14. 기준선 측정을 얻은 후, TMEV 가진 쥐를 감염. 6 일 파이 회복 기간을 허용합니다.

실험 계획안	시험 날	회수	시작 속도 (RPM)	최대속도 (rpm)	가속	시도	ITI
					(RPM / 초)	(N의 X 초)	(분)
훈련	- 5 dpi의	1 일	1	(12)	01/03	3x240 초	삼
	- 4 dpi의	1 일	1	(13)	01/03	3x240 초	삼
	- 3 dpi의	1 일	1	(14)	01/03	3x240 초	삼
	- 2; - 1 dpi의	1 일	(5)	(40)	01/03	3x240 초	삼
실험	+7에서 +50 dpi의에	2 / 주	(5)	(40)	5월 30일	3x240 초	삼
	51에서 150 dpi의에	일주	(5)	(40)	5월 30일	3x240 초	삼

표 1 : 교육 및 실험 프로토콜에서 로타로드 (rotarod) 매개 변수.

2. 로타로드 (rotarod) 실험 프로토콜
   1. 표에 설명 된대로 +7 dpi의에서, 적절한 실험 프로토콜 매개 변수와 함께 로타로드 (rotarod)을 미리 설정 한. 반복 2.1.10에 2.1.2 단계를 반복합니다.
   2. 시험 # 3의 끝에서, 각 마우스의 무게와 데이터 시트에 체중을 기록합니다. 깨끗하고 단계 2.1.11 및 2.1.12에 따라, 로타로드 (rotarod)을 소독.
   3. 전술 한 바와 같이, 다음 6주 두번 주 마우스를 테스트한다. 같은 experimenta와 함께 일주일에 한 번 마우스를, ^8,9 (마우스 가능성이 고원 단계에 도달하는) 테스트 육주 후리터 프로토콜입니다. 실제 시험 프로토콜은 특정 질병 과정에 따라 150 일 평균 지속된다.
3. 신경 기능 지수
   1. 스프레드 시트 파일에 원시 데이터를 내보내기하고 결과를 분석 할 수 있습니다.
   2. 실행 시간 (도 3a)와 같은 고속 데이터 : 이는 정상 주행 시간 + 수동 회전 시간을 뺀 회전 지연 시간 (표 2) ^(10)이다. 하루에 세 가지 시험의 평균 실행 시간을 계산합니다.
   3. 신경 기능 지수 (도 3B NFI)와 같은 데이터를 표현한다.
      1. 각 마우스의 기본 성능 임계 값을 계산합니다. 베이스 라인 성능 임계 값은 45 + 15 + PI ^6,7 일에 모든 실행하는 시간의 평균으로 결정된다.
      2. 특정 마우스 ^6,7의 기본 성능 임계 값으로 나눈 세 가장 최근의 평균 실행 시간의 평균으로 NFI을 계산 ^</ SUP>.
         주 : 135 초, 즉 마우스의 NFI 있었다 일 + 72 마우스, + 76에 대한 실행 시간을 테스트하고, + 79 파이 55 초, 45 초, 50 초, 같은 마우스의 기준 시간 인 경우 79 dpi로 [(45 + 50 + 55) / 3] / 135 또는 0.37 될 것입니다.
   4. 하나의 실험 인구 값으로 NFI 데이터를 조정합니다 (그림 3C adjNFI) 조정 된 NFI로 데이터를 표현한다.
      1. 특정 일에 가성 처리 군에 의해 얻어진 평균 NFI 의해 NFI 값을 나누어 계산 adjNFI.

기간	정의
일반 상영 시간	마우스가 적극적으로 회전로드에서 실행 소비하는 총 시간, 즉, 대기 시간은 가을.
수동 회전 시간	다음은마운트 시간의 마우스 수동 회전 모드에서 상기로드 상에 남아있다.
회전 지연 시간	마우스를 수동 회전 모드 중에 상기로드에 남아있는 시간의 양
수동 회전 모드	마우스가 막대를 잡고 ambulate하지 않고 회전합니다.
총 세션 시간	시간의 총량은 마우스가 세션 동안 회전 막대에 남아 있습니다.
기본 성능	사전 손상 모터 성능은 최소 성능 임계 값을 결정하기 위해 평가 하였다.
신경 기능 지수 (NFI)	각 마우스의 모터 성능을 비교 임상 지수는, 즉, 피크 성능에 언제든지 시간을 실행할 수 있습니다.
조정 된 신경 기능 지수 (adjNFI)	정규화 처리를위한 모집단 값 NFI 데이터를 조정인가되면하나의 실험.
인구 값	특정 일에 가짜 처리 그룹에 의해 얻어진 평균 NFI 값입니다.

표 2 : 신경 손상을 정량화하기 위해 채택 로타로드 (rotarod) 매개 변수의 정의.

결과

이 대표 실험의 목적은 다니엘스 (DA) 변형 및 TMEV의 콩 변형에 의해 유도 된 신경 학적 장애를 비교하는 것이다. 본 연구의 목적 32 여성 SJL 마우스의 그룹 (N = 16), TMEV 두개골 내에 검찰 균주 (N = 16) 또는 빈 균주를 감염시키고, 임상 적 징후가 시간이 지남에 따라 관찰 하였다. 마우스 (20)의 또 다른 그룹은 가짜 처리 하였다 (즉, 식염수의 두개골 내에 주입) 및 건강한 ...

토론

몇 가지 한계에도 불구하고, 로타로드 (rotarod) 성능 테스트는 운동 기능 장애와 TMEV-IDD뿐만 아니라 마우스 장애의 진행에 대한 약리학 적 개입의 영향을 평가하기위한 중요한 도구를 나타낸다.

로타로드 (rotarod) 시험 제 ¹¹ 설치류에서 신경 학적 결손을 측정하는 도구로써 1957에 기술되었다. 설치류는 회전 속도가 증가함에 따라, 회전 막대에 걸어, 땅에 떨어지는 피하?...

자료

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