Name: the 6-hydroxydopamine rat model of parkinson's disease
Uploaded: 2021-10-27T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The 6-hydroxydopamine Rat Model of Parkinson's Disease at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af São Paulo Research Foundation (FAPESP, bevilling 2017/00003-0). Vi er taknemmelige for koordineringen til forbedring af personale på videregående uddannelser (CAPES). Vi takker Dr. Anthony R. West, Dr. Heinz Steiner og Dr. Kuei Y. Tseng for støtte og mentorskab.

Alle forsøg, der involverede dyr, fulgte de etiske principper fra Det Nationale Råd for Kontrol med Dyreforsøg (CONCEA) og Arouca-loven (lov 11.794/2008) og blev godkendt af den lokale etiske komité (CEUA-FFCLRP/USP (18.5.35.59.5).
1. Fremstilling af lægemidler
<ol><li>Anæstesi med ketamin/xylazin BEMÆRK: Den anvendte dosis ketamin er 70 mg/kg, og dosis af xylazin er 10 mg/kg.<ol>
<li>For at fremstille 1 ml bedøvelsesmiddel under anvendelse af ketamin 100 mg/ml op...

Dette papir beskriver en protokol til udførelse af kirurgi for ensidig mikroinfusion af 6-OHDA i MFB, der er i stand til at forårsage robuste læsioner i neuronerne i den nigrostriatale vej og generere akinesi i dyret. Også beskrevet er protokollen til udførelse af trintesten, en let anvendelig og ikke-invasiv test, der kan bruges til at bevise læsionernes succes og vurdere forbenskændi. Som præsenteret i de repræsentative resultater viste dyr, der fik 6-OHDA, en reduktion i antallet af justeringstrin, der var ko...

De vigtigste neuropatologiske egenskaber ved PD er den kroniske progressive neurodegeneration af dopaminerge neuroner i substantia nigra pars compacta (SNc) og tilstedeværelsen af Lewy-kroppe, der indeholder α-synucleinprotein1. Da SNc dopaminerge neuroner projicerer deres axoner ind i striatum gennem den nigrostriatale vej, resulterer neurodegeneration af neuroner i SNc i et dopaminergt underskud i striatum2. Fraværet af dopamin i striatum forårsager en ubalance i aktiviteterne i de direkte og indirekte motoriske kontrolveje, som er ansvarlig for de vigtigste motoriske symptomer på PD: akinesi (langsom bevægelse), bradykinesi (vanskeligheder med at starte bevægelser), muskelstivhed og rysten i hvile3,4,5.
Da de molekylære og fysiologiske mekanismer, der er involveret i begyndelsen af PD, stadig ikke er fuldt ud forstået, søger de aktuelt tilgængelige hovedbehandlinger at lindre de motoriske symptomer gennem farmakoterapier, dyb hjernestimulering6,7, genetiske terapier8 og celletransplantation9. Derfor er præklinisk forskning grundlæggende for at belyse de mekanismer, der er involveret i starten af PD og opdage nye metoder til tidlig diagnose og nye terapier til forebyggelse eller stop af degenerering af neuroner, der er ramt af PD10.
Dyremodeller er blevet brugt i vid udstrækning til at simulere human patologi i laboratoriet, hvilket bidrager til fremskridt inden for medicin og videnskab11,12,13,14. Det er dog vigtigt at understrege, at det korrekte valg af dyremodel er grundlæggende for undersøgelsens succes. Derfor skal dyremodellen valideres i tre hovedaspekter: i) ansigtsgyldighed, hvor dyremodellen skal have karakteristika som human patologi; ii) konstruktiv gyldighed, hvor dyremodellen skal have et solidt teoretisk grundlag og iii) prædiktiv validitet, hvor dyremodeller skal reagere på behandlinger på samme måde som klinisk behandling.
I øjeblikket anvendes flere dyr som dyremodeller for PD. Hovedgrupperne omfatter pattedyr, såsom gnavere, primater, minigrise, hunde og katte og andre grupper som drosophila og zebrafisk. Gnavere er den mest klassiske dyremodel til PD og den mest anvendte på grund af deres lette håndtering og vedligeholdelse. Derudover er PD's anatomi og molekylære, cellulære og farmakologiske mekanismer ens hos gnavere og mennesker15.
En gennemgang offentliggjort af Kin og kolleger i 2019 analyserede de vigtigste dyremodelmetoder, der blev anvendt til PD i 2000'erne, og fandt ud af, at den mest anvendte dyremodel involverede neurotoksiner såsom 6-hydroxydopamin (6-OHDA) og 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP). Begge neurotoksiner forårsager mitokondriel dysregulering i dopaminerge neuroner i den nigrostriatale vej, hvilket fører til celledød16. En anden meget anvendt model involverer genetisk manipulation gennem mutation i specifikke gener, der er involveret i begyndelsen af PD, hvilket forårsager mitokondriel dysregulering17. Neurotoksinmodeller bruges almindeligvis til at evaluere og sammenligne terapi, mens genetiske modeller bruges til at studere udviklingen af forebyggende terapier og idiopatisk PD15.
Neurotoksinet MPTP blev opdaget at forårsage parkinsonisme i midten af 1980'erne, efter at syv patienter brugte stoffet og udviste alvorlige PD-symptomer. Ud over symptomerne reagerede patienterne på behandling med L-DOPA, hvilket fik forskerne til at forbinde molekylet direkte med PD. Efter at sagen blev offentliggjort i 1986, begyndte flere forskere at bruge MPTP i præklinisk PD-forskning18. Forskere har fundet ud af, at MPTP som et lipofilt molekyle kan krydse blod-hjerne-barrieren (BBB) og omdannes til MPP + 19. Dette giftige stof akkumuleres inde i neuroner og forårsager skade på kompleks 1 i mitokondriekæden, hvilket fører til dopaminerge neuroners død20.
6-OHDA neurotoksinmodellen blev først brugt til at inducere degenerering af monoaminneuroner i den nigrostriatale vej i 196821. 6-OHDA-modellen bruges almindeligvis til at forårsage neurodegeneration i nigrostriatalvejen, da den er en dopaminanalog og giftig for catecholaminholdige celler. Efter 6-OHDA kommer ind i hjernen, kan det blive optaget af dopamintransportøren (DAT) i dopaminerge neuroner, hvilket fører til degeneration af den nigrostriatale vej22. Da 6-OHDA ikke trænger ind i BBB, skal det administreres direkte gennem intracerebral stereotaxisk injektion23. En noradrenalin-genoptagelseshæmmer kombineres ofte med 6-OHDA-mikroinjektion for at bevare noradrenerge fibre og give en mere selektiv degeneration af dopaminerge neuroner24.
Når DAT optager 6-OHDA, akkumuleres det i cytosolen af neuroner, hvilket producerer reaktive iltarter (ROS) og fører til celledød15. Tre forskellige læsioner modeller af 6-OHDA anvendes ofte: i) læsioner til SNc25,26; ii) læsioner i striatum27,28 iii) læsioner til MFB29,30. Læsioner forårsaget i striatum resulterer i en langsom og retrograd degeneration af dopaminerge neuroner i SNpc. I modsætning hertil resulterer læsioner forårsaget i SNpc og MFB i hurtig og total degeneration af neuroner, hvilket fører til mere avancerede parkinsoniske symptomer31.
Ensidig eller bilateral injektion af 6-OHDA kan forårsage neurodegeneration i dopaminerge neuroner. 6-OHDA forårsager ikke altid alvorlig skade på neuronerne; nogle gange resulterer injektionen i delvis skade, som også bruges til at simulere de tidlige stadier af PD32. Den ensidige injektion anvendes mere almindeligt på grund af modellens evne til at vurdere dyrets motoriske underskud og forudsige celletab gennem tests som amfetamin/apomorphinduceret rotation og trintest29. Bilaterale injektioner bruges mest til at evaluere rumlig hukommelse og genkendelse33.
Den amfetamin / apomorphin-inducerede rotationstest er en adfærdsmæssig test, der almindeligvis anvendes til at forudsige celletab i den nigrostriatale vej. Det defineres som en proces, hvor gentagen administration af dopaminagonister fører til en intensivering af rotationsadfærd hos 6-OHDA-læsionerede dyr34. Rotationsadfærd består i at kvantificere amfetamin-induceret ipsilateral rotation eller apomorphin-induceret kontralaterale vendinger i ensidigt læsionerede gnavere. Lægemiddelinduceret rotationsadfærd er blevet kritiseret, fordi rotation ikke svarer til PD-symptomer hos mennesker og kan påvirkes af variabler som tolerance, sensibilisering og "priming"35.
Priming er en af de mest kritiske faktorer i disse adfærdsmæssige tests. Der er rapporteret om nogle tilfælde, hvor en enkelt dosis L-DOPA førte til en fejl i rotationsadfærd36. Derudover er en anden kritisk faktor i forbindelse med den kombinerede anvendelse af den amfetamininducerede test og apomorphinducerede test til parallel anvendelse, at de måler forskellige endepunkter på grund af forskellige virkningsmekanismer, hvilket afspejler inaktiveringen af forskellige signalmekanismer og -veje. Desuden er den amfetamininducerede test mere præcis til at måle nigrostriatale læsioner over 50-60%, mens den apomorphinducerede test er mere nøjagtig for læsioner over 80% 37.
Stepping testen er opstået som en adfærdsmæssig test, der indikerer underskud relateret til dopaminerg neuron degeneration og terapeutiske virkninger. Det muliggør analyse af akinesi forårsaget af en 6-OHDA læsion i dopaminerge neuroner uden en lægemiddelinduceret procedure. Desuden har testen været veletableret og almindeligt anvendt siden 1995, da den først blev beskrevet af Olsson et al.35. I 1999 analyserede og sammenlignede Chang et al.38 også rotternes ydeevne i trintesten med niveauet af degeneration forårsaget af 6-OHDA og fandt ud af, at dyr, der klarede sig dårligere i trintesten, også havde en mere signifikant degeneration af dopaminerge neuroner.
Stepping testen er en glimrende metode til at forudsige alvorlig dopaminerg nigrostriatal skade hos 6-OHDA-læsionerede rotter. Beviser tyder på, at motoriske underskud forekommer i det kontralaterale forben af 6-OHDA-infusionen under trintesten, når graden af dopaminerg tab i SNc er >90%39. Dette papir beskriver de protokoller, metoder og materialer, der bruges til at udføre stereotaksisk kirurgi til ensidig infusion af 6-OHDA i MFB af rotter, og hvordan man forudsiger de dopaminerge læsioner forårsaget af toksinet gennem trintesten.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>6-OHDA</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>H4381</td>
			<td>https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/h4381?lang=pt&#38;region=BR&#38;cm_sp=Insite-_-caSrpResults_srpRecs_srpModel 
			_6-ohda-_-srpRecs3-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% Alcohol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ascorbic acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>795437</td>
			<td>https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/795437?lang=pt&#38;region=BR&#38;gclid= 
			Cj0KCQjw4cOEBhDMARIsAA3XD 
			RipyOnxOxkKAm3J1PxvIsvw09 
			_kfaS2jYcD9E5OyuHYr4n89kO 
			6yicaAot6EALw_wcB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drill or tap</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hamilton syringe 50 uL</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>80539</td>
			<td>https://www.hamiltoncompany.com/laboratory-products/syringes/80539</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imipramine</td>
			<td>Alfa Aeser</td>
			<td>J63723</td>
			<td>https://www.alfa.com/pt/catalog/J63723/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infusion pump</td>
			<td>Insight</td>
			<td>EFF-311</td>
			<td>https://insightltda.com.br/produto/eff-311-bomba-de-infusao-2-seringas/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine (Dopalen)</td>
			<td>Ceva</td>
			<td></td>
			<td>https://www.ceva.com.br/Produtos/Lista-de-Produtos/DOPALEN</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Machine for trichotomy</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meloxicam (Maxicam 2%&#160; Ourofino)</td>
			<td>Ourofino</td>
			<td></td>
			<td>https://terrazoo.com.br/produto/maxicam-injetavel-2-50ml-ouro-fino/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metal Disposal</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paper towels</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentabiotic</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td></td>
			<td>https://www.zoetis.com.br/pentabiotico-veterinario.aspx</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic waste garbage can</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-antibiotic</td>
			<td>Pentabiotic (Wealth)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone-iodine</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel and blades</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scraper</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotaxic apparatus</td>
			<td>Insight</td>
			<td>EFF-331</td>
			<td>https://insightltda.com.br/produto/eff-331-estereotaxico-1-torre/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile saline solution</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Swabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature probe</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezers</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine (Anasedan)</td>
			<td>Ceva</td>
			<td></td>
			<td>https://www.ceva.com.br/Produtos/Lista-de-Produtos/ANASEDAN</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the 6-hydroxydopamine rat model of parkinson's disease

Motoriske symptomer på Parkinsons sygdom (PD) - bradykinesi, akinesi og tremor i hvile - er konsekvenser af neurodegeneration af dopaminerge neuroner i substantia nigra pars compacta (SNc) og dopaminerg striatal underskud. Dyremodeller er blevet brugt i vid udstrækning til at simulere human patologi i laboratoriet. Gnavere er de mest anvendte dyremodeller til PD på grund af deres lette håndtering og vedligeholdelse. Desuden er anatomien og molekylære, cellulære og farmakologiske mekanismer af PD ens hos gnavere og mennesker. Infusionen af neurotoksinet, 6-hydroxydopamin (6-OHDA), i et medialt forhjernebundt (MFB) af rotter reproducerer den alvorlige ødelæggelse af dopaminerge neuroner og simulerer PD-symptomer. Denne protokol viser, hvordan man udfører den ensidige mikroinjektion af 6-OHDA i MFB i en rottemodel af PD og viser de motoriske underskud induceret af 6-OHDA og forudsagte dopaminerge læsioner gennem trintesten. 6-OHDA forårsager betydelig svækkelse i antallet af trin, der udføres med det kontralaterale forben.

Dopaminerg læsion vurdering Trintesten muliggør vurdering af akinesi af det forreste lem kontralateralt til læsionen og udvælgelse af dyr med en mulig læsion af den nigrostriatale vej induceret ved 6-OHDA infusion (figur 1). Sammenligningen af udførelsen af den kontralaterale forbenstrinstest før operationen og 2 uger og 4 uger efter operationen afslørede interaktion (F2,74 = 93,63; p < 0,0001; tovejs gentagne målinger ANOVA) mellem tid (før, 2 og 4 u...

Watch this Scientific Journal Video about The 6-hydroxydopamine Rat Model of Parkinson's Disease at JoVE.com

The 6-hydroxydopamine Rat Model of Parkinson's Disease

6-hydroxydopamin (6-OHDA) modellen er blevet brugt i årtier til at fremme forståelsen af Parkinsons sygdom. I denne protokol demonstrerer vi, hvordan man udfører ensidige nigrostriatale læsioner hos rotten ved at injicere 6-OHDA i det mediale forhjernebundt, vurdere motoriske underskud og forudsige læsioner ved hjælp af trintesten.

Den 6-hydroxydopamin rotte model af Parkinsons sygdom

Motor symptoms of Parkinson's disease (PD)-bradykinesia, akinesia, and tremor at rest-are consequences of the neurodegeneration of dopaminergic neurons in ...

Denne protokol viser, hvordan man udfører ensidige nigrostriatale læsioner i rotten ved at injicere 6-hydroxydopamin i det mediale forhjernebundt. Denne protokol viser også, hvordan man vurderer motoriske underskud og forudsiger læsioner ved hjælp af trintesten. Denne model reproducerer den alvorlige ødelæggelse af dopaminerge neuroner og simulerer Parkinsons symptomer hos rotter. Denne rottemodelprotokol gør det muligt at studere Parkinsons sygdom i laboratoriet, der dækker flere områder af interesse, såsom fysiologi, anatomi og sygdommens patologiske mekanisme. Testen udføres med begge forben, en ad gangen, som beskrevet i pretest-protokollen. Udfør træningspassene i tre dage. På den første dag, i den første session, skal du holde rotten i 1 til 2 minutter for at give rotten mulighed for at gøre sig bekendt med håndtereren eller eksperimentatoren. I den anden session, for at gøre rotten bekendt med forsøgsopsætningen til trintesten, skal du holde rotten i 20 sekunder og derefter placere den på bordet i 20 sekunder. Gentag dette træningstrin i 3 minutter. På den anden og tredje dag, i den første træningssession, skal du placere begge forpoter af rotten på protokolbordet ved at holde bagpoterne og ryggen med den ene hånd. Vip rotten nedad, hovedet først, i en vinkel på 45

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Detection of Neuritic Plaques in Alzheimer's Disease Mouse Model

Alzheimer's disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder leading to dementia. Neuritic plaque formation is one of the pathological hallmarks ...

Methods to Characterize Spontaneous and Startle-induced Locomotion in a Rotenone-induced Parkinson's Disease Model of Drosophila

Methods to Characterize Spontaneous and Startle-induced Locomotion in a Rotenone-induced Parkinson's Disease Model of Drosophila

Metoder til karakterisering Spontan og overraske-induceret Locomotion i en Rotenon-induceret Parkinsons sygdom Model<em&gt; Drosophila</em

Parkinson&#8217;s disease is a neurodegenerative disorder that results from the degeneration of dopaminergic neurons in the central nervous system, ...

Visual Evoked Potential Recording in a Rat Model of Experimental Optic Nerve Demyelination

Visuelt fremkaldt Potentiel optagelse i en rotte model for Eksperimentel Optic Nerve Demyelinisering

The visual evoked potential (VEP) recording is widely used in clinical practice to assess the severity of optic neuritis in its acute phase, and to ...

Generation of Alpha-Synuclein Preformed Fibrils from Monomers and Use In Vivo

Generering af alpha-Synuclein præformerede Fibrils fra monomerer og brug in vivo

Use of the in vivo alpha-synuclein preformed fibril (&#945;-syn PFF) model of synucleinopathy is gaining popularity among researchers aiming to model ...

Characterizing the Relationship Between Eye Movement Parameters and Cognitive Functions in Non-demented Parkinson's Disease Patients with Eye Tracking

Karakterisering af forholdet mellem øjen bevægelses parametre og kognitive funktioner hos patienter med ikke-dementeret Parkinsons sygdom med Øjensporing

Cognitive impairment is a common phenomenon in Parkinson&#8217;s disease that has implications on the prognosis. A simple, noninvasive and objective proxy ...

Applying the RatWalker System for Gait Analysis in a Genetic Rat Model of Parkinson's Disease

Anvendelse af RatWalker-systemet til ganganalyse i en genetisk rottemodel af Parkinsons sygdom

Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder caused by the loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra pars ...

Semi-Quantitative Determination of Dopaminergic Neuron Density in the Substantia Nigra of Rodent Models using Automated Image Analysis

Semi-kvantitativ bestemmelse af dopaminergisk neurontæthed i Substantia Nigra af gnavermodeller ved hjælp af automatiseret billedanalyse

Estimation of the number of dopaminergic neurons in the substantia nigra is a key method in pre-clinical Parkinson's disease research. Currently, unbiased ...

Establishment of a Rat Model of Superior Sagittal-Sinus Occlusion via a Thread-Embolism Method

Etablering af en Rotte Model af Superior Sagittal-Sinus Okklusion via en tråd-emboli metode

The mechanisms contributing to the natural onset of cerebral venous sinus thrombosis (CVST) are mostly unknown, and a variety of uncontrollable factors ...

A Rat Model of EcoHIV Brain Infection

En rottemodel af EcoHIV-hjerneinfektion

It has been well studied that the EcoHIV infected mouse model is of significant utility in investigating HIV associated neurological complications. ...

Induction and Assessment of Levodopa-induced Dyskinesias in a Rat Model of Parkinson's Disease

Induktion og vurdering af Levodopa-induceret dyskinesier i en rottemodel af Parkinsons sygdom

Levodopa (L-DOPA) remains the gold-standard therapy used to treat Parkinson&#39;s disease (PD) motor symptoms. However, unwanted involuntary movements ...