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

Dit werk werd ondersteund door São Paulo Research Foundation (FAPESP, subsidie 2017/00003-0). We zijn dankbaar voor de Coördinatie voor de Verbetering van het Personeel Hoger Onderwijs (CAPES). We bedanken Dr. Anthony R. West, Dr. Heinz Steiner en Dr. Kuei Y. Tseng voor ondersteuning en begeleiding.

Alle procedures met betrekking tot dieren volgden de ethische principes van de National Council for the Control of Animal Experimentation (CONCEA) en de Arouca-wet (wet 11.794/2008) en werden goedgekeurd door de lokale ethische commissie (CEUA-FFCLRP / USP (18.5.35.59.5).
1. Bereiding van geneesmiddelen
<ol><li>Anesthesie met Ketamine / Xylazine OPMERKING: De gebruikte dosis ketamine is 70 mg/kg en de dosis xylazine is 10 mg/kg.<ol>
<li>Om 1 ml anestheticum te bereiden me...

Dit artikel beschrijft een protocol voor het uitvoeren van chirurgie voor unilaterale micro-infusie van 6-OHDA in de MFB, in staat om robuuste laesies in de neuronen van de nigrostriatale route te veroorzaken en akinesie in het dier te genereren. Ook beschreven is het protocol voor het uitvoeren van de staptest, een gemakkelijk toepasbare en niet-invasieve test die kan worden gebruikt om het succes van de laesies te bewijzen en voorpootakinesie te beoordelen. Zoals gepresenteerd in de representatieve resultaten, vertoond...

De belangrijkste neuropathologische kenmerken van PD zijn de chronische progressieve neurodegeneratie van dopaminerge neuronen in de substantia nigra pars compacta (SNc) en de aanwezigheid van Lewy-lichamen die α-synucleïne-eiwit bevatten1. Terwijl SNc dopaminerge neuronen hun axonen in het striatum projecteren via de nigrostriatale route, resulteert neurodegeneratie van neuronen in SNc in een dopaminerge tekort in het striatum2. De afwezigheid van dopamine in het striatum veroorzaakt een onbalans in de activiteiten van de directe en indirecte motorische controleroutes, die verantwoordelijk is voor de belangrijkste motorische symptomen van PD: akinesie (langzame beweging), bradykinesie (moeite met het starten van bewegingen), spierstijfheid en tremor in rust3,4,5.
Aangezien de moleculaire en fysiologische mechanismen die betrokken zijn bij het ontstaan van PD nog steeds niet volledig worden begrepen, proberen de momenteel beschikbare hoofdbehandelingen de motorische symptomen te verlichten door middel van farmacotherapieën, diepe hersenstimulatie6,7, genetische therapieën8 en celtransplantatie9. Daarom is preklinisch onderzoek van fundamenteel belang om de mechanismen die betrokken zijn bij het begin van PD op te helderen en nieuwe methodologieën te ontdekken voor de vroege diagnose en nieuwe therapieën om de degeneratie van neuronen die worden beïnvloed door PD10 te voorkomen of te stoppen.
Diermodellen zijn op grote schaal gebruikt om menselijke pathologie in het laboratorium te simuleren, wat bijdraagt aan de vooruitgang van de geneeskunde en de wetenschap11,12,13,14. Het is echter essentieel om te benadrukken dat de juiste keuze van het diermodel fundamenteel is voor het succes van de studie. Daarom moet het diermodel worden gevalideerd in drie hoofdaspecten: i) gezichtsvaliditeit, waarbij het diermodel de kenmerken van menselijke pathologie moet hebben; ii) constructieve validiteit, waarbij het diermodel een solide theoretische basis moet hebben; en iii) voorspellende validiteit, waarbij diermodellen op dezelfde manier op behandelingen moeten reageren als klinische behandeling.
Momenteel worden verschillende dieren gebruikt als diermodellen voor PD. De belangrijkste groepen zijn zoogdieren, zoals knaagdieren, primaten, minivarkens, honden en katten, en andere groepen zoals drosophila en zebravissen. Knaagdieren zijn het meest klassieke diermodel voor PD en het meest gebruikt vanwege hun gebruiksgemak en onderhoud. Bovendien zijn de anatomie en moleculaire, cellulaire en farmacologische mechanismen van PD vergelijkbaar bij knaagdieren en mensen15.
Een review gepubliceerd door Kin en collega's in 2019 analyseerde de belangrijkste diermodelmethodologieën die in de jaren 2000 voor PD werden gebruikt en ontdekte dat het meest gebruikte diermodel neurotoxinen zoals 6-hydroxydopamine (6-OHDA) en 1-methyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) betrof. Beide neurotoxinen veroorzaken mitochondriale ontregeling in dopaminerge neuronen in de nigrostriatale route, wat leidt tot celdood16. Een ander veel gebruikt model omvat genetische manipulatie door mutatie in specifieke genen die betrokken zijn bij het begin van PD, waardoor mitochondriale ontregeling wordt veroorzaakt17. Neurotoxinemodellen worden vaak gebruikt om therapeutica te evalueren en te vergelijken, terwijl genetische modellen worden gebruikt om de ontwikkeling van preventieve therapieën en idiopathische PD15 te bestuderen.
Het neurotoxine MPTP werd ontdekt om parkinsonisme te veroorzaken in het midden van de jaren 1980 nadat zeven patiënten de stof gebruikten en ernstige PD-symptomen vertoonden. Naast de symptomen reageerden de patiënten op de behandeling met levodopa, waardoor de onderzoekers het molecuul direct aan PD koppelden. Nadat de zaak in 1986 werd gepubliceerd, begonnen verschillende onderzoekers MPTP te gebruiken in preklinisch PD-onderzoek18. Onderzoekers hebben ontdekt dat MPTP, omdat het een lipofiel molecuul is, de bloed-hersenbarrière (BBB) kan passeren en kan worden omgezet in MPP + 19. Deze giftige stof hoopt zich op in neuronen en veroorzaakt schade aan complex 1 van de mitochondriale ademhalingsketen, wat leidt tot de dood van dopaminerge neuronen20.
Het 6-OHDA neurotoxinemodel werd voor het eerst gebruikt om de degeneratie van monoamineneuronen van de nigrostriatale route in 196821 te induceren. Het 6-OHDA-model wordt vaak gebruikt om neurodegeneratie in de nigrostriatale route te veroorzaken, omdat het een dopamine-analoog is en giftig voor catecholamine-bevattende cellen. Nadat 6-OHDA de hersenen binnenkomt, kan het worden opgenomen door de dopaminetransporter (DAT) in dopaminerge neuronen, wat leidt tot degeneratie van de nigrostriatale route22. Omdat 6-OHDA niet doordringt in de BBB, moet het direct worden toegediend via intracerebrale stereotaxische injectie23. Een noradrenalineheropnameremmer wordt vaak gecombineerd met 6-OHDA micro-injectie om noradrenerge vezels te behouden en een meer selectieve degeneratie van dopaminerge neuronen te bieden24.
Nadat DAT 6-OHDA inneemt, zal het zich ophopen in het cytosol van neuronen, waardoor reactieve zuurstofsoorten (ROS) worden geproduceerd en tot celdood wordt geleid15. Drie verschillende laesiemodellen van 6-OHDA worden vaak gebruikt: i) laesies aan de SNc25,26; ii) laesies aan het striatum27,28; iii) laesies aan de MFB29,30. Laesies veroorzaakt in het striatum resulteren in een langzame en retrograde degeneratie van dopaminerge neuronen in SNpc. Daarentegen resulteren laesies veroorzaakt in SNpc en MFB in snelle en totale degeneratie van neuronen, wat leidt tot meer geavanceerde parkinsonsymptomen31.
Unilaterale of bilaterale injectie van 6-OHDA kan neurodegeneratie in dopaminerge neuronen veroorzaken. 6-OHDA veroorzaakt niet altijd ernstige schade aan de neuronen; soms resulteert de injectie in gedeeltelijke schade, die ook wordt gebruikt om de vroege stadia van PD32 te simuleren. De unilaterale injectie wordt vaker gebruikt vanwege het vermogen van het model om de motorische tekorten van het dier te beoordelen en celverlies te voorspellen door middel van tests zoals amfetamine / apomorfine-geïnduceerde rotatie en de staptest29. Bilaterale injecties worden het meest gebruikt om ruimtelijk geheugen en herkenning te evalueren33.
De amfetamine / apomorfine-geïnduceerde rotatietest is een gedragstest die vaak wordt gebruikt om celverlies in de nigrostriatale route te voorspellen. Het wordt gedefinieerd als een proces waarbij herhaalde toediening van dopamine-agonisten leidt tot een intensivering van het rotatiegedrag bij 6-OHDA-laesiedieren34. Rotatiegedrag bestaat uit het kwantificeren van amfetamine-geïnduceerde ipsilaterale rotatie of apomorfine-geïnduceerde contralaterale wendingen bij eenzijdig laesie knaagdieren. Geneesmiddel-geïnduceerd rotatiegedrag is bekritiseerd omdat rotatie niet overeenkomt met PD-symptomen bij mensen en kan worden beïnvloed door variabelen zoals tolerantie, sensibilisatie en "priming"35.
Priming is een van de meest kritische factoren in deze gedragstests. Er zijn enkele gevallen gemeld waarbij een enkele dosis levodopa leidde tot een falen in rotatiegedrag36. Bovendien is een andere kritische factor met betrekking tot de gecombineerde toepassing van de amfetamine-geïnduceerde test en apomorfine-geïnduceerde test voor parallel gebruik dat ze verschillende eindpunten meten vanwege verschillende werkingsmechanismen, die de inactivatie van verschillende signaleringsmechanismen en -routes weerspiegelen. Bovendien is de amfetamine-geïnduceerde test nauwkeuriger om nigrostriatale laesies boven 50-60% te meten, terwijl de apomorfine-geïnduceerde test nauwkeuriger is voor laesies boven 80%37.
De staptest is naar voren gekomen als een gedragstest die tekorten aangeeft die verband houden met dopaminerge neurondegeneratie en therapeutische effecten. Het maakt de analyse van akinesie veroorzaakt door een 6-OHDA laesie in dopaminerge neuronen mogelijk zonder een door geneesmiddelen geïnduceerde procedure. Bovendien is de test goed ingeburgerd en wordt deze vaak gebruikt sinds 1995, toen het voor het eerst werd beschreven door Olsson et al.35. In 1999 analyseerden en vergeleken Chang et al.38 ook de prestaties van ratten in de staptest met het niveau van degeneratie veroorzaakt door 6-OHDA en ontdekten dat dieren die slechter presteerden in de staptest ook een meer significante degeneratie van dopaminerge neuronen hadden.
De staptest is een uitstekende methode om ernstige dopaminerge nigrostriatale schade te voorspellen bij ratten met 6 OHDA-laesies. Er zijn aanwijzingen dat motorische tekorten optreden in de contralaterale voorpoot van de 6-OHDA-infusie tijdens de staptest wanneer de mate van dopaminerge verlies in SNc >90% 39 is. Dit artikel beschrijft de protocollen, methodologieën en materialen die worden gebruikt om stereotaxische chirurgie uit te voeren voor de unilaterale infusie van 6-OHDA in de MFB van ratten en hoe de dopaminerge laesies veroorzaakt door het toxine kunnen worden voorspeld door middel van de staptest.

<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

Motorische symptomen van de ziekte van Parkinson (PD) - bradykinesie, akinesie en tremor in rust - zijn gevolgen van de neurodegeneratie van dopaminerge neuronen in de substantia nigra pars compacta (SNc) en dopaminerge striatale tekort. Diermodellen zijn op grote schaal gebruikt om menselijke pathologie in het laboratorium te simuleren. Knaagdieren zijn de meest gebruikte diermodellen voor PD vanwege hun gebruiksgemak en onderhoud. Bovendien zijn de anatomie en moleculaire, cellulaire en farmacologische mechanismen van PD vergelijkbaar bij knaagdieren en mensen. De infusie van het neurotoxine, 6-hydroxydopamine (6-OHDA), in een mediale voorhersenenbundel (MFB) van ratten reproduceert de ernstige vernietiging van dopaminerge neuronen en simuleert PD-symptomen. Dit protocol demonstreert hoe de unilaterale micro-injectie van 6-OHDA in de MFB in een rattenmodel van PD moet worden uitgevoerd en toont de motorische tekorten geïnduceerd door 6-OHDA en voorspelde dopaminerge laesies door de staptest. De 6-OHDA veroorzaakt een aanzienlijke verslechtering van het aantal stappen dat wordt uitgevoerd met de contralaterale voorpoot.

Dopaminerge laesie beoordeling De staptest maakt het mogelijk om de akinesie van de voorste ledemaat contralateraal aan de laesie te beoordelen en dieren te selecteren met een mogelijke laesie van de nigrostriatale route geïnduceerd door 6-OHDA-infusie (figuur 1). De vergelijking van de prestaties van de contralaterale voorpootstaptest prechirurgie en 2 weken en 4 weken na de operatie onthulde interactie (F2,74 = 93,63; p < 0,0001; tweerichtings herhaalde meti...

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

Het 6-hydroxydopamine (6-OHDA) model wordt al tientallen jaren gebruikt om het begrip van de ziekte van Parkinson te bevorderen. In dit protocol laten we zien hoe unilaterale nigrostriatale laesies bij de rat kunnen worden uitgevoerd door 6-OHDA in de mediale voorhersenenbundel te injecteren, motorische tekorten te beoordelen en laesies te voorspellen met behulp van de staptest.

Het 6-hydroxydopamine rattenmodel van de ziekte van Parkinson

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

Dit protocol laat zien hoe unilaterale nigrostriatale laesies bij de rat kunnen worden uitgevoerd door 6-hydroxydopamine in de mediale voorhersenenbundel te injecteren. Dit protocol laat ook zien hoe motorische tekorten kunnen worden beoordeeld en laesies kunnen worden voorspeld met behulp van de staptest. Dit model reproduceert de ernstige vernietiging van dopaminerge neuronen en simuleert Parkinson-symptomen bij ratten. Dit rattenmodelprotocol maakt het mogelijk om de ziekte van Parkinson in het laboratorium te bestuderen, waarbij verschillende interessegebieden worden bestreken, zoals fysiologie, anatomie en het pathologische mechanisme van de ziekte. De test wordt uitgevoerd met beide voorpoten, één voor één, zoals beschreven in het pretestprotocol. Voer de trainingssessies drie dagen uit. Houd de rat op de eerste dag in de eerste sessie 1 tot 2 minuten vast om de rat vertrouwd te laten raken met de handler of experimentator. In de tweede sessie, om de rat vertrouwd te maken met de experimentele opstelling voor de staptest, houdt u de rat 20 seconden vast en plaatst u deze vervolgens gedurende 20 seconden op de tafel. Herhaal deze trainingsstap gedurende 3 minuten. Plaats op de tweede en derde dag, in de eerste trainingssessie, beide voorpoten van de rat op de protocoltafel door zijn achterpoten en rug met één hand vast te houden. Kantel de rat naar beneden, hoofd eerst, onder een hoek van 45

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Detection of Neuritic Plaques in Alzheimer's Disease Mouse Model

Detectie van neuritische plaques in de ziekte van Alzheimer 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

Methoden te karakteriseren Spontane en Schrik-geïnduceerde Locomotion in een-Rotenon geïnduceerde Parkinson&#39;s Disease Model van<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

Visual Evoked Potential Opname in een rat model van Experimentele Optic Nerve Demyelinisatie

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

Generatie van Alfa-Synuclein voorgevormde fibrillen van monomeren en gebruik 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

Karakteriseren van de relatie tussen de parameters van de oogbeweging en cognitieve functies bij niet-gedefragmenteerde patiënten met de ziekte van Parkinson met Oogtracering

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

Het ratwalkersysteem toepassen voor loopanalyse in een genetisch rattenmodel van de ziekte van Parkinson

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-kwantitatieve bepaling van dopaminerge neurondichtheid in de substantia Nigra van knaagdiermodellen met behulp van geautomatiseerde beeldanalyse

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

Vaststelling van een rattenmodel van superieure sagittale-sinus occlusie via een draad-emboliemethode

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

Een rattenmodel van EcoHIV-herseninfectie

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

Inductie en beoordeling van Levodopa-geïnduceerde dyskinesieën in een rattenmodel van de ziekte van Parkinson

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