Name: a simple and low-cost assay for measuring ambulation in mouse models of muscular dystrophy
Uploaded: 2017-12-29T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple and Low-cost Assay for Measuring Ambulation in Mouse Models of Muscular Dystrophy at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af tilskud fra National Institutes of Health [R01 AR048179 og R01 HL126204 til R.C.W, T32 AR059033 og F32 AR069469to E.M.G] og muskelsvind Association USA [274143 og 416364 til R.C.W.].

De metoder, der beskrives her blev godkendt af det institutionelle Animal Care og brug udvalg på University of California, Los Angeles. Wild-type (C57BL/6J) og mdx mus (C57Bl/10ScSn baggrund) blev købt fra en kommerciel kilde. MDX: utrophin-Tg mus var en gave fra James Ervasti, med tilladelse fra Kay Davies, og blev opretholdt på mdx -baggrund. Ambulation assays blev udført på mandlige mus på 6 måneder. Mus blev opretholdt i den Terasaki Life Sciences Vivarium efter retningslinjer fastsa...

<ol>
	<li>Nagaraju, K., Carlson, G., De Luca, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+and+locomotor+measurements+using+open+field+animal+activity+monitoring+system.">Behavioral and locomotor measurements using open field animal activity monitoring system.</a> TREAT-NMD SOP Number M2.1.002. 2. 2, (2010).</li><li>Tatem, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+and+locomotor+measurements+using+an+open+field+activity+monitoring+system+for+skeletal+muscle+diseases.">Behavioral and locomotor measurements using an open field activity monitoring system for skeletal muscle diseases.</a> J Vis Exp. (91), e51785 (2014).</li><li>Kobayashi, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sarcolemma-localized+nNOS+is+required+to+maintain+activity+after+mild+exercise.">Sarcolemma-localized nNOS is required to maintain activity after mild exercise.</a> Nature. 456 (7221), 511-515 (2008).</li><li>Belanto, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microtubule+binding+distinguishes+dystrophin+from+utrophin.">Microtubule binding distinguishes dystrophin from utrophin.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (15), 5723-5728 (2014).</li><li>McDonald, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+6-minute+walk+test+in+Duchenne/Becker+muscular+dystrophy:+longitudinal+observations.">The 6-minute walk test in Duchenne/Becker muscular dystrophy: longitudinal observations.</a> Muscle Nerve. 42 (6), 966-974 (2010).</li><li>Mazzone, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Star+Ambulatory+Assessment,+6-minute+walk+test+and+timed+items+in+ambulant+boys+with+Duchenne+muscular+dystrophy.">Star Ambulatory Assessment, 6-minute walk test and timed items in ambulant boys with Duchenne muscular dystrophy.</a> Neuromuscul Disord. 20 (11), 712-716 (2010).</li><li>Kobayashi, Y. M., Rader, E. P., Crawford, R. W., Campbell, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endpoint+measures+in+the+mdx+mouse+relevant+for+muscular+dystrophy+pre-clinical+studies.">Endpoint measures in the mdx mouse relevant for muscular dystrophy pre-clinical studies.</a> Neuromuscul Disord. 22 (1), 34-42 (2012).</li><li>Acosta, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+the+six-minute+walk+test+to+characterize+golden+retriever+muscular+dystrophy.">Use of the six-minute walk test to characterize golden retriever muscular dystrophy.</a> Neuromuscul Disord. 26 (12), 865-872 (2016).</li><li>Sousa, N., Almeida, O. F., Wotjak, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hitchhiker's+guide+to+behavioral+analysis+in+laboratory+rodents.">A hitchhiker's guide to behavioral analysis in laboratory rodents.</a> Genes Brain Behav. 5, 5-24 (2006).</li><li>Gibbs, E. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+levels+of+sarcospan+are+well+tolerated+and+act+as+a+sarcolemmal+stabilizer+to+address+skeletal+muscle+and+pulmonary+dysfunction+in+DMD.">High levels of sarcospan are well tolerated and act as a sarcolemmal stabilizer to address skeletal muscle and pulmonary dysfunction in DMD.</a> Hum Mol Genet. 25 (24), 5395-5406 (2016).</li><li>Gillis, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multivariate+evaluation+of+the+functional+recovery+obtained+by+the+overexpression+of+utrophin+in+skeletal+muscles+of+the+mdx+mouse.">Multivariate evaluation of the functional recovery obtained by the overexpression of utrophin in skeletal muscles of the mdx mouse.</a> Neuromuscul Disord. 12, S90-S94 (2002).</li><li>Tinsley, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+full-length+utrophin+prevents+muscular+dystrophy+in+mdx+mice.">Expression of full-length utrophin prevents muscular dystrophy in mdx mice.</a> Nat Med. 4 (12), 1441-1444 (1998).</li><li>Song, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suite+of+clinically+relevant+functional+assays+to+address+therapeutic+efficacy+and+disease+mechanism+in+the+dystrophic+mdx+mouse.">Suite of clinically relevant functional assays to address therapeutic efficacy and disease mechanism in the dystrophic mdx mouse.</a> J Appl Physiol. 122 (3), 593-602 (2017).</li><li>Bolivar, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrasession+and+intersession+habituation+in+mice:+from+inbred+strain+variability+to+linkage+analysis.">Intrasession and intersession habituation in mice: from inbred strain variability to linkage analysis.</a> Neurobiol Learn Mem. 92 (2), 206-214 (2009).</li></ol>

Friland-analysen giver en effektiv og ikke-invasiv måde at teste motorik i musemodeller for muskel sygdom, og variationer af denne analyse kan tjene som en værdifuld slutpunkt mål for prækliniske undersøgelser. En stor begrænsning med denne type af analysen er den høj pris og begrænset tilgængelighed af aktivitet overvågning systemer. I denne undersøgelse viser vi et billigt system til friland aktivitet analyse, der kan generere lignende resultater til eksisterende kommercielle software og udstyr. Dette system...

Pålidelig og reproducerbar måling af muskelfunktion er kritisk for at vurdere effekten af potentielle terapier for DMD. DMD er en genetisk sygdom forårsaget af mutationer i dystrophin genet, fører til progressiv muskelsvaghed, tab af ambulation og eventuel kardiorespiratorisk svigt. Den mest udbredte dyremodel af DMD er dystrofin-null mdx musen. Et batteri af funktionelle tests er dukket op som rutine assays til evaluering af sygdomsprogression i mdx musen så godt som i lignende dyremodeller for andre dystrophies og myopatier. Almindeligt anvendte i vivo assays omfatter målinger af forelimb gribestyrke, wire hængende tid, rotarod maksimum, tid til udmattelse under løbebånd kører, og motoriske aktivitet sporing. Der har været en væsentlig indsats i feltet for at standardisere disse prøver, med mål at reducere variabiliteten mellem prækliniske undersøgelser og øge translationel potentialet i therapeutics testet i mus1,2.
En vigtig kategori af prækliniske forsøg er måling af frivillig bevægelse, en parameter, der ofte ændres i murine modeller af muskelsvind. Dette er normalt testet af assays baseret på åben mark Aktivitetsovervågning, og kan evaluere enten vandret (til fods) eller lodret (opdræt) bevægelser i løbet af minutter eller timer2,3,4. En række undersøgelser har vist frivillig bevægelse ændres i mdx mus, især efter træning, og disse målinger har vist sig at være følsomme over for narkotika behandling og sygdom progression. En stor begrænsning i udførelsen af disse assays er behov for specialiseret, høje omkostninger udstyr. Her, præsenteres en billig metode, der sporer mus ambulation ved hjælp af let tilgængelige ressourcer.
6 minutters gang afstand er en metrikværdi, der almindeligvis anvendes som et værktøj til klinisk vurdering i personer med Duchennes muskeldystrofi5,6. Ændringer af denne foranstaltning har været anvendt til at vurdere resultater i dyremodeller af Duchenne, herunder mdx mus7 og golden retriever muskeldystrofi (GRMD) hunde8. I denne undersøgelse registrerer vi frivillige friland bevægelse i de 6 minutter umiddelbart efter en mild øvelse udfordring. Ambulation afstand blev derefter beregnet ved hjælp af gratis open source-software til at måle vandret bevægelse over tid.
Den største fordel ved denne metode er, at dyr kan blive testet i en række indstillinger uden behov for specialudstyr eller høje omkostninger kommerciel software til analyse. Et vigtigt aspekt af denne analyse er, at det kan udføres i en grundlæggende laboratorium indstilling uden at flytte eller overføre mus ud af vivarium til en specialiseret core facilitet. Video-tracking protokollen beskrevet her kan er velegnet til vurdering af ambulation over relativt kort tid-perioder og opdage aktivitet forskelle mellem wild-type og mdx mus, samt afsløre funktionelle forbedringer i en redning model af DMD.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Video camera</td>
			<td>Apple Inc.</td>
			<td>ME553LL/A</td>
			<td>For recording ambulation video, iPhone 5S Plus (or equivalent)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kinovea software (version 0.8.15)</td>
			<td>Kinovea Association</td>
			<td></td>
			<td>Open source video analysis software. Free download, PC compatible (Version 0.8.15, www.kinovea.org)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iMovie (version 10.0.6)</td>
			<td>Apple Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Any similar software can be used to reduce video frame rate (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Roughneck 32 Gallon Black Round Trash Bin (Open field chamber)</td>
			<td>Rubbermaid</td>
			<td># 1778013</td>
			<td>Any open field chamber system can be adapted for recording. This study uses a recording chamber constructed out of a tray on a platform, at the bottom of a large trash bin.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avant White Plastic Tray 15&#34;W x 10&#34;D x 1.45&#34;H (Open field chamber)</td>
			<td>US Acrylic, LLC</td>
			<td></td>
			<td>Any open field chamber system can be adapted for recording. This study uses a recording chamber constructed out of a tray on a platform, at the bottom of a large trash bin.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6J</td>
			<td>Jackson Laboratory</td>
			<td>#000664</td>
			<td>Male 6 month mice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/10ScSn-Dmd/J (mdx)</td>
			<td>Jackson Laboratory</td>
			<td>#001801</td>
			<td>Male 6 month mice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mdx: utrophin-Tg (fiona)</td>
			<td>Gift from from James Ervasti, with permission from Kay Davies</td>
			<td></td>
			<td>Male 6 month mice</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple and low-cost assay for measuring ambulation in mouse models of muscular dystrophy

Måling af funktionelle resultater i behandlingen af muskelsvind er et vigtigt aspekt af prækliniske forsøg. Vurdering af frivillige ambulation i musemodeller er en non-invasiv og reproducerbare aktivitet assay, der direkte svarer til foranstaltninger i patient ambulation såsom 6-minutters gang test og relaterede mobilitet scores. Mange fælles metoder til afprøvning af mus ambulation hastighed og afstand er baseret på open field test, hvor et dyr frie bevægelighed inden for en arena er målt over tid. En stor ulempe ved denne tilgang er at kommercielle software og udstyr til høj opløsning bevægelsessporing er dyre og kan kræve overførsel mus til specialiserede faciliteter til test. Her, beskriver vi en lavpris-, video-baseret system til at måle mus ambulation, der udnytter gratis og open-source software. Ved hjælp af denne protokol, vise vi at frivillige ambulation i dystrofin-null mdx musemodel for Duchennes muskeldystrofi (DMD) er faldet i forhold til wild-type mus aktivitet. I mdx mus at udtrykke utrophin transgen, disse aktivitet underskud overholdes ikke, og den samlede afstand rejste er umulig at skelne fra wild-type mus. Denne metode er effektiv til at måle ændringer i frivillig ambulation tilknyttet dystrofe patologi, og giver en alsidig platform, som let kan tilpasses til forskellige forskningsfora.

Variationer i feltet åben analysen har vist sig at være en effektiv metode til at teste sygdomsprogression i modeller af muskelsvind. Her viser vi en alsidig video sporing metode til analyse af to-dimensionel musen bevægelse ved hjælp af let tilgængelige kontrolapparatet og open source software (figur 1A-B). Konsekvent med resultater er rapporteret fra lignende assays, vi viser, at mdx mus udfordret med en øvel...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple and Low-cost Assay for Measuring Ambulation in Mouse Models of Muscular Dystrophy at JoVE.com

A Simple and Low-cost Assay for Measuring Ambulation in Mouse Models of Muscular Dystrophy

En enkel og billig analyse til måling af Ambulation i musemodeller af Muskelsvindfonden

Denne protokol beskriver en fleksibel, billig system til måling af musen ambulation i en åben mark aktivitet assay. Vi viser, at en 6-minutters ambulation analysen baseret på dette system registrerer et fald i frivillig bevægelse i mdx mus og præcist adskiller forbedring i en muskel-specifikke redning af disse dyr.

Measuring functional outcomes in the treatment of muscular dystrophy is an essential aspect of preclinical testing. The assessment of voluntary ambulation ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Barnes Maze Testing Strategies with Small and Large Rodent Models

Barnes Maze teststrategier med små og store gnavermodeller

Spatial learning and memory of laboratory rodents is often assessed via navigational ability in mazes, most popular of which are the water and dry-land ...

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

Den modificerede Hole Board - Måling Behavior, Erkendelse og social interaktion hos mus og rotter

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse

Den løbebånd Træthed Test: En enkel, High-throughput Assay af Træthed-lignende adfærd for musen

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of ...

Battery of Behavioral Tests Assessing General Locomotion, Muscular Strength, and Coordination in Mice

Batteri af adfærdsmæssige test vurdering af General Locomotion, muskelstyrke og koordination i mus

Behavioral testing is used in pre-clinical trials to assess the phenotypic effects and outcomes that a particular disease or treatment has on the ...

Automated, Long-term Behavioral Assay for Cognitive Functions in Multiple Genetic Models of Alzheimer's Disease, Using IntelliCage

Automatiseret, langsigtede adfærdsmæssige Assay for kognitive funktioner i flere genetiske modeller af Alzheimers sygdom, ved hjælp af IntelliCage

Multiple factors&#8212;such as aging and genes&#8212;are frequently associated with cognitive decline. Genetically modified mouse models of cognitive ...

Measuring Active and Passive Tameness Separately in Mice

Måling af aktive og Passive Tameness separat i mus

Domesticated animals such as dogs and laboratory mice show a high level of tameness, which is important for humans to handle them easily. Tameness has two ...

Continuous Noninvasive Measuring of Crayfish Cardiac and Behavioral Activities

Kontinuerlig Noninvasive måling af krebs hjerte og adfærdsmæssige aktiviteter

A crayfish is a pivotal aquatic organism that serves both as a practical biological model for behavioral and physiological studies of invertebrates and as ...

Low-cost Protocol of Footprint Analysis and Hanging Box Test for Mice Applied the Chronic Restraint Stress

Low-cost protokol fodaftryk analyse og hængende boks Test for mus anvendes kronisk tilbageholdenhed Stress

Gait disturbance is frequently observed in patients with movement disorders. In mouse models used for movement disorders, gait analysis is important ...

Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings (PrAnCER): A Low-Cost, Open-Access Automated Gait Analysis System for Assessing Motor Deficits

Paw-Print Analysis of Contrast-Enhanced Recordings PrAnCER: A Low-Cost, Open-Access Automated Gait Analysis System for Assessing Motor Deficits

Paw-print analyse af kontrast-forbedrede optagelser (PrAnCER): en billig, åben adgang automatiseret Gait analyse system til vurdering af motoriske underskud

Gait analysis is used to quantify changes in motor function in many rodent models of disease. Despite the importance of assessing gait and motor function ...

Low-Cost Gait Analysis for Behavioral Phenotyping of Mouse Models of Neuromuscular Disease

Lavpris gangart analyse for adfærdsmæssige Phenotyping af musemodeller af neuromuskulær sygdom

Measurement of animal locomotion is a common behavioral tool used to describe the phenotype of a given disease, injury, or drug model. The low-cost method ...