Avaliações comportamentais de locomoção espontânea em um modelo murino induzida por MPTP a doença de Parkinson

Resumo

Descrevemos o estabelecimento de um modelo murino para a doença de Parkinson usando MPTP e avaliações comportamentais usando o cilindro e testes de campo aberto para medir a função motora. Então usamos l-dopa como um exemplo para mostrar como aplicar este modelo no estudo de drogas de PD.

Resumo

A doença de Parkinson (PD) é uma doença comum da desordem neurodegenerativas, causando o fenômeno de agitação, rigidez, lentidão de movimentos e demência. 1-methyl-4-Phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) pode levar a alguns sintomas de Parkinson, destruindo os neurônios dopaminérgicos na substância negra do cérebro. Tem sido assim era estabelecer modelos de PD em vários estudos com animais. Aqui, os ratos recebem injeções de MPTP (20 mg/kg/dia) por sete dias e os testes comportamentais são executadas no oitavo dia. Este modelo é adaptado com eficiência no estudo de PD. Os testes comportamentais aqui incluem o teste de cilindro e o teste de campo aberto. O experimento de cilindro é usado para detectar a capacidade dos animais para levantar suas patas da frente quando colocadas em um ambiente diferente. Como o PD ratos modelo mostram arqueando — o mouse arcos suas costas — o número de diminuição de carregamentos de pata. Este teste é fácil de executar. O teste de campo aberto é usado para detectar a quantidade de tempo que os ratos passam correndo, andando, e permanecendo imóvel. Podemos analisar os movimentos dos animais em campo aberto, utilizando o software e obter dados. Por último, nós usamos o l-dopa, um dos mais comumente usado drogas PD, como um exemplo para mostrar como aplicar este modelo para o estudo de drogas de PD. Nossos resultados indicam que a neurotoxicidade MPTP induz déficit motor, que pode ser atenuado por l-dopa.

Introdução

A doença de Parkinson (PD), uma das doenças mais comuns entre indivíduos mais velhos, é um longo prazo neurodegenerativas transtorno¹_. Pacientes sempre mostram o fenômeno de agitação, rigidez, lentidão de movimentos e demência que piorar com o tempo². Outros sintomas, incluindo sensorial, sono e problemas emocionais são também comumente observados². A causa da DP ainda é incerto, mas geralmente acredita-se que envolvem fatores genéticos e ambientais, que induzem a perda de neurônios dopaminérgicos na substância negra³e o desenvolvimento de corpos de Lewy e neuritos de Lewy, em várias regiões do cérebro⁴_.

Entre os estudos de PD, 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP)⁵ é adaptado amplamente em recriar alguns sintomas de PD em modelos experimentais. Em 1984, Langston et al primeiro descobriu que injeções de aminoácidos Excitatórios em macacos-esquilo resultaram em parkinsonismo⁶. Embora o modelo de roedores MPTP não mostra a presença de corpos de Lewy, que é o biomarcador de PD, MPTP causa sintomas de Parkinson, destruindo os neurônios dopaminérgicos na substância negra do cérebro⁷. Em comparação com outro modelo de drogas para a polícia como aquelas induzidas por 6-hydroxydopamine (6-OHDA)⁸ e⁹de 1-metil-4-phenylpyridinium (MPP +), injeção de MPTP é fácil de executar e o modelo do MPTP leva menos tempo. Os ratos recebem injeções de MPTP (20-30 mg/kg/dia) por sete dias e os testes comportamentais são executadas no oitavo dia¹⁰.

O teste de campo aberto¹¹ foi desenvolvida pelo Calvin S. Hall, um americano de¹². Em vários estudos, diferentes tipos de comportamentos são testados. Na pesquisa que incide sobre as doenças de Parkinson, comportamentos como atividades de locomoção e a velocidade de locomoção são testados para ver se a capacidade do animal para se movimentar é afectada. Em comparação com outros métodos usados para testar a criação de animais de PD, teste de campo aberto é fácil de realizar, porque o equipamento necessário é simples, e software de análise prototipagem e dados (por exemplo, MATLAB, Excel) pode ser usado para coletar e gráfico facilmente a dados. Além disso, o coeficiente de variação é relativamente pequena¹³, que significa que o resultado do teste de campo aberto é confiável. Outra vantagem sobre outros métodos é que os comportamentos incluídos neste experimento são fáceis de distinguir; os ratos podem ser correndo, andando ou parado. Geralmente o teste de campo aberto pode ser usado em roedores quando o pesquisador precisa avaliar a mobilidade do sujeito.

O teste de cilindro é também chamado o teste de utilização assimétrica dos membros dianteiros. Quando este teste foi inicialmente concebido, foi usado para testar o uso assimétrico de membros dianteiros^{14 o rato}. Aqui, podemos usar este teste para analisar a capacidade do animal para esticar e usar os dois de seus membros dianteiros para explorar novos ambientes. Quando a substância negra e corpo estriado são danificados por aminoácidos Excitatórios no cérebro, o animal tende a arquear suas costas e se torna menos provável a esticar-se e explorar o ambiente desconhecido. Este teste é fácil de executar e pode dar um resultado preliminar. No entanto, este teste tem alta variabilidade interna, então ele é geralmente usado com juntamente com outras experiências de comportamento.

Tomar l-dopa, que também é conhecido como levodopa ou L-3,4-dihidroxifenilalanina, é uma forma comum de tratar a doença de Parkinson, uma vez que uma das causas da DP é a diminuição da dopamina na. L-dopa é o precursor da dopamina. Mas ao contrário da dopamina, pode atravessar a barreira sangue - cérebro, que significa que será mais eficiente em aumentar a concentração de dopamina na área do cérebro. Depois de cruzar a barreira sangue - cérebro, l-dopa é convertida em dopamina pela L-amino-descarboxilase ácida¹⁵.

Aqui descrevemos a medição e análise da função motora em camundongos de modelo MPTP-induzida-PD usando um teste de cilindro¹⁴ e um teste de campo aberto modificados. Podemos administrar l-dopa como um exemplo para mostrar como aplicar este modelo no estudo de drogas de PD. Nossos resultados indicam que o MPTP induz déficit motor que pode ser atenuado por l-dopa.

Protocolo

Este estudo foi realizado de acordo com as regras internacionais, nacionais e institucionais, considerando as experiências com animais. O protocolo de estudo foi aprovado pelo Comitê de ética animal da Universidade de Nankai.

1. aminoácidos Excitatórios e l-dopa administração

Nota: Camundongos BALB/c fêmeas de dez semanas de idade foram fornecidos pelo Instituto de Zoologia, da Academia Chinesa de Ciências. Os ratos foram alojados seis por gaiola sob um ciclo claro/escuro de 12 h (luzes acesas às 08:00-20:00), uma temperatura constante de 21-22 ° C e uma humidade relativa de 55% ± 5%. Comida de ratos padrão autoclavado da mesma formulação e água ad libitum foi dado a todos os animais.

1. Após uma semana de aclimatação, divida os animais em três grupos de seis ratos cada.
2. Para o grupo 1, administrar injeções intraperitoneal (ver passo 1.5) de 250 µ l/rato/dia de soro do dia 1 ao dia 7 e em seguida, executar administração intragástrico (ver passo 1.6) de 250 rato / µ l de solução salina no dia 8.
3. Para o grupo 2, administrar injeções intraperitoneal de 20 mg/kg/dia de MPTP, todos os dias do dia 1 ao dia 7 e em seguida, executar intragástrico administração de 250 µ l/rato de solução salina no dia 8.
4. Para o grupo 3, administrar injeções intraperitoneal de 20 mg/kg/dia de aminoácidos Excitatórios do dia 1 ao dia 7 e em seguida, executar intragástrico administração de 5 mg/kg de l-dopa no dia 8.
5. Execute a injeção intraperitoneal como segue.
   1. Carrega a droga para uma seringa estéril 1 mL com agulha 26G. Elimine o ar da seringa.
   2. Nuca o mouse com a barriga virada para cima. Manter a cabeça, pescoço e corpo do mouse em uma linha reta, bem com a cabeça fixada.
   3. Ângulo da agulha penetrar no peritônio. Empurre a agulha para uma distância apropriada até que haja pouca resistência e em seguida, injetar a droga. Retire a agulha suavemente.
6. Execute a administração intragástrico como segue.
   1. Prepare a medicação em uma seringa de 1ml estéril com uma agulha de gavagem-oral. Elimine o ar da seringa.
   2. Segure o mouse com a barriga virada para cima. Mantenha a cabeça, pescoço e corpo do mouse em uma linha reta com a cabeça fixada.
   3. Manter a agulha paralela ao corpo do mouse e inseri-lo no canto da boca do mouse, pressionando a língua e empurrando para dentro contra o maxilar superior.
   4. Com pouca resistência, que mostra a agulha está entrando suavemente o esôfago, empurre com cuidado a agulha em uma distância apropriada. Antes que a ponta da agulha atinge a parte inferior do peito, injecte o medicamento.
   5. Retire a agulha suavemente.

2. teste de cilindro

Nota: Os testes comportamentais foram realizados no dia 8. L-dopa foi injetada ao terceiro grupo de ratos 40 min antes dos testes comportamentais. Se os testes comportamentais não é feito na mesma sala onde os animais estão alojados, os animais precisam ser aclimatados à nova sala para 30-60 min antes do teste.

1. Realize o teste de 24 horas após a última dose de aminoácidos Excitatórios.
2. Coloque um cilindro de vidro transparente (altura = 19,5 cm, diâmetro = 15 cm, peso ≥ 1 kg) no centro de uma tabela. Cercam o cilindro em três lados com papelão preto para reduzir o efeito de iluminação ambiental. Deixe um lado do cilindro virado para a câmera para gravação de vídeo.
   Nota: A distância entre o cartão e o cilindro deve estar cerca de 4 a 8 cm.
3. Colocar uma câmera (> 1 milhão-pixels de resolução) em ~ 40-60 cm de distância do cilindro para garantir que o cilindro completo é visível.
   Nota: Esta é demasiado perto nem longe demais a fim de não perturbar o mouse enquanto gravava o vídeo de seu movimento.
4. Colocar um rato dentro do cilindro de cada vez e começar a filmar imediatamente. Pare de filmar após 3 min.
   Nota: Durante este processo, tentar evitar o ruído ou mudanças de luz, a fim evitar influenciar o comportamento do rato.
5. Coloque o mouse volta para a jaula para casa após o teste.
6. Limpe a garrafa com água e em seguida, spray etanol a 70% v/v ao longo da parede interna higienizar e remover rato perfumes. Seque o cilindro antes de outro rato é colocado no.
7. Reproduzir o vídeo em uma taxa de 0,5 x a velocidade normal e contar o número de elevadores de pata contra a parede de cada rato.
   Nota: Pata elevadores ocorrem quando o mouse cresce em seus membros traseiros, levanta as duas patas dianteiras acima do nível do ombro e terras. Um elevador do membro anterior não é contado. Normalmente, um mouse gera seus membros dianteiros para tocar as paredes do cilindro. Se o mouse gera seus membros dianteiros, acima dos ombros várias vezes continuamente sem pouso, ele deve ser contado apenas como uma vez.

3. teste de campo aberto

1. Realize o teste de campo aberto 24 h após a dose de aminoácidos Excitatórios.
   Nota: Isso pode ser realizado ao mesmo tempo do teste do cilindro.
2. Preparar uma caixa de reação de campo aberto transparente (45 cm L x 45 cm de larg x 25 cm H) com uma tampa da placa de madeira na parte inferior por um pano preto. Corrigir uma câmera (> 1 milhão-pixels de resolução) sobre o campo a uma altura de 1 m.
   Nota: A cor de fundo de caixa de campo aberto deve ser diferente da cor do mouse testado para assegurar o contraste de cores no vídeo.
3. Ajuste a câmera para certificar-se de que a caixa de reação de campo aberto é bem no centro do vídeo.
4. Colocaram um rato de teste na caixa e deixe o mouse familiarizar-se com o ambiente por cerca de 1 min.
5. Gravar um vídeo de 5 min usando a câmera conectada ao computador.
6. Analisar o vídeo usando ferramentas de software (por exemplo, MATLAB) para obter a figura de rastreamento de movimento, a distribuição de estática (velocidade < 1 cm/s), andando (velocidade 1-20 cm/s) e execução (velocidade > 20 cm/s) o tempo, o total percorrido distância e a média velocidade de cada rato testado.
   Nota: Quando se analisa o vídeo, acompanhamos todo o corpo do mouse. A velocidade média de um corpo significa o comprimento total do caminho coberto, dividido pelo tempo decorrido. Portanto, se um mouse não se move, sua velocidade instantânea seria considerada como zero.
7. Limpe qualquer fezes na caixa de reação de campo aberto. Pulverizar o etanol a 70% na caixa e limpe-a.

Resultados

No teste de cilindro, a diminuição de fundos contra a parede foi observada em camundongos (grupo 2) tratados com aminoácidos Excitatórios do dia 1 ao dia 7 e solução salino no dia 8, em comparação com os ratos tratados com solução salina (grupo 1), enquanto observou-se um aumento de traseiros nos ratos (grupo 3) tratados com MP TP do dia 1 ao dia 7 e a l-dopa no dia 8, em comparação com os ratos (grupo 2) tratadocom com aminoácidos Excitatórios do dia 1 ao dia 7 e solução ...

Discussão

Devido à destruição dos neurônios dopaminérgicos na substância negra do cérebro, MPTP causa sintomas de Parkinson em ratos⁷. L-dopa é a droga preferida para PD desde seu uso clínico, porque ele ajuda a manter as atividades diárias normais em pacientes com a polícia, com a supressão eficaz de anormalidades motor incluindo acinesia e rigidez¹⁵. Os ratos tratadocom com MPTP mostrou deficiências nos testes comportamentais como teste de cilindro e teste de campo abe...

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
70% Ethanol	Ruiboxing Company	RBX-64175
Camera	BASLER	acA645-100gm
Cylinder test	Made in-house at Nankai University	N/A
Excel	Microsoft	N/A
Levodopa	Sigma-Aldrich	72816
Matalb 2017a	Mathworks	N/A
Mice	Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences	Balb/c	Adult female mice(10 weeks)
MPTP	Yuanye Biological Technology Company Ltd., Shanghai	S31504-500mg
Open field test	Made in-house at Nankai University	N/A
Syringe	Solelybio	S-xsgwz-w	Irrigation
Syringe	Jiangxi Fenglin Medical Application Co.	hc3824	Intraperitoneal injection