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 arbeidet ble støttet av tilskudd fra National Institutes of Health [R01 AR048179 og R01 HL126204 R.C.W, T32 AR059033 og F32 AR069469to E.M.G] og muskeldystrofi Association USA [274143 og 416364 å R.C.W.].

Metodene som er beskrevet her ble godkjent av institusjonelle Animal Care og bruk komiteen ved University of California, Los Angeles. Vill-type (C57BL/6J) og mdx mus (C57Bl/10ScSn bakgrunn) ble kjøpt fra en kommersiell kilde. MDX: utrophin-vs mus var en gave fra James Ervasti, med tillatelse fra Kay Davies, og ble opprettholdt på mdx bakgrunn. Ambulation analyser ble utført på mannlige mus på 6 måneders alder. Mus ble opprettholdt i Terasaki biovitenskap Vivarium følgende retningslinjer ...

<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>

Åpen analysen gir en effektiv og ikke-invasiv måte å teste funksjon i musen modeller av hjertemuskelen sykdom, og varianter av denne analysen kan tjene som et verdifullt endepunktet mål for pre kliniske studier. Ettall større begrensningen med denne analysen er høye kostnader og begrenset tilgjengelighet av aktivitet overvåkingssystemer. I denne studien viser vi en lavkost system for åpen aktivitetsanalyse som kan generere lignende resultater til eksisterende kommersiell programvare og utstyr. Dette systemet kan ...

Pålitelig og reproduserbar målinger av muskler er kritisk for å vurdere effekten av potensielle terapi for DMD. DMD er en genetisk lidelse forårsaket av mutasjoner i genet dystrophin, fører til progressiv muskelsvakhet, tap av ambulation og eventuell cardiorespiratory feil. Den mest brukte dyr modellen av DMD er dystrophin null mdx musen. Et batteri av funksjonelle tester har dukket opp som rutinemessig analyser for evaluering av sykdomsprogresjon i mdx musen så vel som i lignende dyr modeller av andre dystrophies og myopathies. Brukte i vivo analyser inkluderer målinger av forlemen grep styrke, wire hengende tid, rotarod maksimalt, tid til utmattelse under tredemølle kjører og motor aktivitet sporing. Det har vært en betydelig innsats i feltet for å standardisere disse testene, med mål om å redusere variasjon mellom prekliniske studier og øke translasjonsforskning potensialet i therapeutics testet i mus1,2.
En viktig kategori prekliniske testing er måling av frivillige bevegelsen, en parameter som endres ofte i murine modeller av muskeldystrofi. Dette er vanligvis testet av analyser basert på åpen aktivitet avlytting og kan vurdere vannrett (walking) eller loddrett (bakside) bevegelser i løpet av minutter eller timer2,3,4. En rekke studier har vist frivillige bevegelsen endres i mdx mus, spesielt etter trening, og disse målingene har vist seg å være følsomme for narkotika behandling og sykdom progresjon. Ettall større begrensningen i å utføre disse analyser er behovet for spesialisert, høye kostnader utstyr. Her vises en rimelig metode som sporer musen ambulation bruker tilgjengelige ressurser.
6 minutters gange avstand er en beregning brukt som et klinisk vurdering verktøy i personer med Duchenne muskeldystrofi5,6. Modifikasjoner av dette tiltaket har blitt brukt til å vurdere resultatene i dyr modeller av Duchenne, inkludert mdx mus7 og Gylden Gjenerverve muskeldystrofi (GRMD) hundene8. I denne studien registrere vi frivillig åpne feltet bevegelse i 6 minutter etter en mild morsjon utfordring. Ambulation avstand ble deretter beregnet benytter ledig åpen kilde programvare for å måle horisontal bevegelse over tid.
Den største fordelen med denne metoden er at dyr kan testes i en rekke innstillinger uten spesialisert utstyr eller høye kostnader kommersiell programvare for analyse. Et viktig aspekt av denne analysen er at det kan utføres i en grunnleggende laboratorium uten å måtte flytte eller overføre mus av på vivarium til et spesialisert kjernen. Video-sporing protokollen beskrevet her kan er velegnet for vurdering av ambulation i relativt kort tid-perioder og oppdage aktivitet forskjeller mellom vill-type og mdx mus, samt avsløre funksjonell forbedring i en redning modell av 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

Måle funksjonelle resultater i behandlingen av muskeldystrofi er en vesentlig del av prekliniske testing. Vurdering av frivillige ambulation i musen modeller er en ikke-invasiv og reproduserbar aktivitet analysen som er direkte analog til tiltak av pasientens ambulation for eksempel 6 minutters gange testen og relaterte mobilitet score. Mange vanlige metoder for testing musen ambulation hastighet og distanse er basert på åpne felttest, der et dyr er fri bevegelse innenfor en arena er målt over tid. En stor ulempe med dette er at kommersiell programvare og utstyr for høyoppløselig bevegelse sporing er dyrt og krever overføring mus til spesialiserte anlegg for testing. Her beskriver vi en rimelig, video-basert system for å måle musen ambulation som benytter gratis og åpen kildekode programvare. Bruker denne protokollen, viser vi at frivillige ambulation i dystrophin er null mdx musemodell for Duchenne muskeldystrofi (DMD) er redusert i forhold til vill-type mus aktivitet. I mdx mus uttrykke utrophin transgene, disse aktivitet underskudd er ikke observert og totale avstanden reist er utvisket fra vill-type mus. Denne metoden er effektiv for å måle endringer i frivillig ambulation tilknyttet dystrophic patologi, og tilbyr en allsidig plattform som lett kan tilpasses til ulike forskningsmiljøer.

Varianter av åpen analysen har vist seg å være en effektiv metode for å teste sykdomsprogresjon i modeller av muskeldystrofi. Her viser vi en allsidig video oppfølgingsmetode for analyse av todimensjonal musen bevegelse bruke tilgjengelig utstyr og åpen kildekode (figur 1A-B). Konsekvent resultater rapportert fra lignende analyser, viser vi at mdx mus utfordret med en øvelse protokoll umiddelbart før testing ...

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 rimelig analysen for å måle Ambulation i musen modeller av muskeldystrofi

Denne protokollen beskriver en fleksibel, lavkost system for å måle mus ambulation i åpne-feltet aktivitet analysen. Vi viser at en 6-minutters ambulation analysen basert på dette systemet oppdager en reduksjon i frivillig bevegelse i mdx mus, og nøyaktig skiller forbedring i en muskel-spesifikke redning av disse dyrene.

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 Testing Strategies med små og store gnager modeller

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

Forandringer Hole Board - Måling Behavior, kognisjon og sosialt samspill i 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 tredemølle Fatigue Test: En enkel, High-throughput analyse av Fatigue-lignende oppførsel for Mouse

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 på atferdsdata tester vurdering generelle bevegelse, muskel styrke og koordinering 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

Automatisert, langsiktig atferdsdata analyse for kognitive funksjoner i flere genetiske modeller av Alzheimers sykdom, bruker 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

Måle aktiv og passiv 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 måle kreps Cardiac og atferdsmessige 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

Rimelig protokollen fotavtrykk analyse og hengende boks Test for mus brukes kronisk tilbakeholdenhet 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

Pote-avtrykk analyse av kontrasten-forsterket registreringene (narrestreker): en lav-bekostning, åpen-adgang automatisert gå analyse system for vurderingen motor underskudd

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

Lav-bekostning gange analyse for opptreden bestemmelse av fenotype av musen modeller av nevromuskulær sykdommen

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 ...