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 arbeidet ble støttet av São Paulo Research Foundation (FAPESP, tilskudd 2017/00003-0). Vi er takknemlige for koordineringen av forbedring av høyere utdanningspersonell (CAPES). Vi takker Dr. Anthony R. West, Dr. Heinz Steiner og Dr. Kuei Y. Tseng for støtte og mentoring.

Alle prosedyrer som involverte dyr fulgte de etiske prinsippene i National Council for the Control of Animal Experimentation (CONCEA) og Arouca Law (Law 11.794/2008) og ble godkjent av den lokale etikkkomiteen (CEUA-FFCLRP/USP (18.5.35.59.5).
1. Fremstilling av narkotika
<ol><li>Anestesi med Ketamin/Xylazine MERK: Dosen av ketamin som brukes er 70 mg/kg, og dosen av xylazin er 10 mg/kg.<ol>
<li>For å tilberede 1 ml bedøvelse ved bruk av ketamin 100 mg/ml oppløsning og ...

Dette dokumentet beskriver en protokoll for å utføre kirurgi for ensidig mikroinfusjon av 6-OHDA i MFB, som er i stand til å forårsake robuste lesjoner i nevronene i nigrostriatalbanen og generere akinesi i dyret. Også beskrevet er protokollen for å utføre trinntesten, en lett anvendelig og ikke-invasiv test som kan brukes til å bevise suksessen til lesjonene og vurdere forelimb akinesia. Som presentert i de representative resultatene, viste dyr som fikk 6-OHDA en reduksjon i antall justeringstrinn kontralateralt...

De viktigste nevropatologiske egenskapene til PD er kronisk progressiv nevrodegenerasjon av dopaminerge nevroner i substantia nigra pars compacta (SNc) og tilstedeværelsen av Lewy-organer som inneholder α-synukleinprotein1. Når SNc dopaminerge nevroner projiserer sine aksoner inn i striatum gjennom nigrostriatalveien, resulterer nevrodegenerasjon av nevroner i SNc i et dopaminergt underskudd i striatum2. Fraværet av dopamin i striatum forårsaker en ubalanse i aktivitetene til de direkte og indirekte motoriske kontrollveiene, som er ansvarlig for de viktigste motoriske symptomene på PD: akinesia (langsom bevegelse), bradykinesi (vanskeligheter med å starte bevegelser), muskelstivhet og tremor i hvile3,4,5.
Ettersom de molekylære og fysiologiske mekanismene som er involvert i utbruddet av PD fortsatt ikke er fullt ut forstått, søker tilgjengelige hovedbehandlinger å lindre de motoriske symptomene gjennom farmakoterapier, dyp hjernestimulering6,7, genetiske terapier8 og celletransplantasjon9. Derfor er preklinisk forskning grunnleggende for å belyse mekanismene som er involvert i utbruddet av PD og oppdage nye metoder for tidlig diagnose og nye terapier for å forhindre eller stoppe degenerasjon av nevroner påvirket av PD10.
Dyremodeller har blitt mye brukt til å simulere menneskelig patologi i laboratoriet, noe som bidrar til fremme av medisin og vitenskap11,12,13,14. Det er imidlertid viktig å understreke at riktig valg av dyremodell er grunnleggende for studiens suksess. Derfor må dyremodellen valideres i tre hovedaspekter: i) møte gyldighet, der dyremodellen må ha egenskapene til menneskelig patologi; ii) konstruktiv gyldighet, der dyremodellen må ha et solid teoretisk grunnlag; og iii) prediktiv gyldighet, der dyremodeller må reagere på behandlinger på samme måte som klinisk behandling.
For tiden brukes flere dyr som dyremodeller for PD. Hovedgruppene inkluderer pattedyr, som gnagere, primater, minipigs, hunder og katter, og andre grupper som drosophila og sebrafisk. Gnagere er den mest klassiske dyremodellen for PD og den mest brukte på grunn av deres enkle håndtering og vedlikehold. I tillegg er anatomien og molekylære, cellulære og farmakologiske mekanismer for PD lik hos gnagere og mennesker15.
En gjennomgang publisert av Kin og kolleger i 2019 analyserte de viktigste dyremodellmetodene som ble brukt til PD på 2000-tallet og fant at den mest brukte dyremodellen involverte nevrotoksiner som 6-hydroksydopamin (6-OHDA) og 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP). Begge nevrotoksiner forårsaker mitokondriedysregulering i dopaminerge nevroner i nigrostriatalbanen, noe som fører til celledød16. En annen mye brukt modell innebærer genetisk manipulasjon gjennom mutasjon i spesifikke gener involvert i utbruddet av PD, forårsaker mitokondrie dysregulering17. Neurotoksinmodeller brukes ofte til å evaluere og sammenligne terapeutiske behandlinger, mens genetiske modeller brukes til å studere utviklingen av forebyggende terapier og idiopatisk PD15.
Nevrotoksinet MPTP ble oppdaget å forårsake parkinsonisme på midten av 1980-tallet etter at syv pasienter brukte stoffet og viste alvorlige PD-symptomer. I tillegg til symptomene reagerte pasientene på behandling med L-DOPA, noe som fikk forskerne til å koble molekylet direkte til PD. Etter at saken ble publisert i 1986, begynte flere forskere å bruke MPTP i preklinisk PD-forskning18. Forskere har funnet ut at som et lipofilt molekyl kan MPTP krysse blod-hjernebarrieren (BBB) og konverteres til MPP + 19. Dette giftige stoffet akkumuleres inne i nevroner og forårsaker skade på komplekse 1 av mitokondrie-luftveiene, noe som fører til død av dopaminerge nevroner20.
6-OHDA nevrotoksinmodellen ble først brukt til å indusere degenerasjon av monoamin nevroner av nigrostriatalbanen i 196821. 6-OHDA-modellen brukes ofte til å forårsake nevrodegenerasjon i nigrostriatalbanen, da den er en dopaminanalog og giftig for katekolaminholdige celler. Etter at 6-OHDA kommer inn i hjernen, kan den tas opp av dopamintransportøren (DAT) i dopaminerge nevroner, noe som fører til degenerasjon av nigrostriatalbanen22. Fordi 6-OHDA ikke trenger inn i BBB, må den administreres direkte gjennom intracerebral stereotaxic injeksjon23. En noradrenalin reopptakshemmer kombineres ofte med 6-OHDA mikroinjeksjon for å bevare noradrenalinske fibre og gi en mer selektiv degenerasjon av dopaminerge nevroner24.
Etter at DAT tar opp 6-OHDA, vil det akkumuleres i cytosol av nevroner, produserer reaktive oksygenarter (ROS) og fører til celledød15. Tre forskjellige lesjonsmodeller av 6-OHDA brukes ofte: i) lesjoner til SNc25,26; ii) lesjoner til striatum27,28; iii) lesjoner til MFB29,30. Lesjoner forårsaket i striatum resulterer i en langsom og retrograd degenerasjon av dopaminerge nevroner i SNpc. I motsetning resulterer lesjoner forårsaket i SNpc og MFB i rask og total degenerasjon av nevroner, noe som fører til mer avanserte parkinsonsymptomer31.
Ensidig eller bilateral injeksjon av 6-OHDA kan forårsake nevrodegenerasjon hos dopaminerge nevroner. 6-OHDA forårsaker ikke alltid alvorlig skade på nevronene; Noen ganger resulterer injeksjonen i delvis skade, som også brukes til å simulere de tidlige stadiene av PD32. Den ensidige injeksjonen brukes oftere på grunn av modellens evne til å vurdere dyrets motoriske underskudd og forutsi celletap gjennom tester som amfetamin / apomorfinindusert rotasjon og stepping test29. Bilaterale injeksjoner brukes mest til å evaluere romlig minne og anerkjennelse33.
Amfetamin/apomorfinindusert rotasjonstest er en atferdstest som vanligvis brukes til å forutsi celletap i nigrostriatalbanen. Det er definert som en prosess der gjentatt administrering av dopaminagonister fører til en intensivering av rotasjonsadferd hos 6-OHDA-leioned dyr34. Rotasjonsadferd består av kvantifisering av amfetaminindusert ipsilateral rotasjon eller apomorfininduserte kontralaterale svinger hos ensidig lesjonerte gnagere. Narkotikaindusert rotasjonsadferd har blitt kritisert fordi rotasjon ikke samsvarer med PD-symptomer hos mennesker og kan påvirkes av variabler som toleranse, sensibilisering og "priming"35.
Grunning er en av de mest kritiske faktorene i disse atferdstestene. Noen tilfeller har blitt rapportert hvor en enkelt dose L-DOPA førte til en svikt i rotasjonsatferd36. I tillegg er en annen kritisk faktor knyttet til den kombinerte anvendelsen av den amfetamininduserte testen og apomorfinindusert test for parallell bruk at de måler forskjellige endepunkter på grunn av forskjellige virkningsmekanismer, noe som gjenspeiler inaktiveringen av forskjellige signalmekanismer og veier. Videre er den amfetamininduserte testen mer nøyaktig for å måle nigrostriatale lesjoner over 50-60%, mens den apomorfininduserte testen er mer nøyaktig for lesjoner over 80% 37.
Stepping testen har dukket opp som en atferdstest som indikerer underskudd relatert til dopaminerg nevron degenerasjon og terapeutiske effekter. Det muliggjør analyse av akinesi forårsaket av en 6-OHDA lesjon i dopaminerge nevroner uten en legemiddelindusert prosedyre. Videre har testen vært veletablert og ofte brukt siden 1995, da den først ble beskrevet av Olsson et al.35. I 1999 analyserte og sammenlignet Chang et al.38 også ytelsen til rotter i trinntesten med nivået av degenerasjon forårsaket av 6-OHDA og fant at dyr som utførte verre i trinntesten også hadde en mer signifikant degenerasjon av dopaminerge nevroner.
Stepping testen er en utmerket metode for å forutsi alvorlig dopaminerg nigrostriatal skade i 6-OHDA-leioned rotter. Bevis tyder på at motoriske underskudd vises i det kontralaterale forbenet av 6-OHDA-infusjonen under trinntesten når graden av dopaminerge tap i SNc er >90%39. Dette dokumentet beskriver protokollene, metodene og materialene som brukes til å utføre stereotaxisk kirurgi for ensidig infusjon av 6-OHDA i MFB av rotter og hvordan man forutsier dopaminerge lesjoner forårsaket av toksinet gjennom trinntesten.

<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 sykdom (PD)-bradykinesi, akinesi og tremor i hvile-er konsekvenser av nevrodegenerasjon av dopaminerge nevroner i substantia nigra pars compacta (SNc) og dopaminergt striatal underskudd. Dyremodeller har blitt mye brukt til å simulere menneskelig patologi i laboratoriet. Gnagere er de mest brukte dyremodellene for PD på grunn av deres enkle håndtering og vedlikehold. Videre er anatomien og molekylære, cellulære og farmakologiske mekanismer for PD lik hos gnagere og mennesker. Infusjonen av nevrotoksinet, 6-hydroksydopamin (6-OHDA), i en medial forebrain bunt (MFB) av rotter reproduserer alvorlig ødeleggelse av dopaminerge nevroner og simulerer PD-symptomer. Denne protokollen demonstrerer hvordan man utfører den ensidige mikroinjeksjonen av 6-OHDA i MFB i en rottemodell av PD og viser motorunderskuddene indusert av 6-OHDA og predikerte dopaminerge lesjoner gjennom trinntesten. 6-OHDA forårsaker betydelig svekkelse i antall trinn utført med det kontralaterale forbenet.

Dopaminerge lesjonsvurderinger Trinntesten gjør det mulig å vurdere akinesi av den fremre lemmen kontralateral til lesjonen og valg av dyr med en mulig lesjon av nigrostriatalbanen indusert av 6-OHDA infusjon (figur 1). Sammenligningen av ytelsen til den kontralaterale forelimb stepping test presurgery og 2 uker og 4 uker etter operasjonen avslørte interaksjon (F2,74 = 93.63; p < 0.0001; toveis gjentatte tiltak ANOVA) mellom tid (pre, 2, og 4 uker etter oper...

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-hydroksydopamin (6-OHDA) modellen har blitt brukt i flere tiår for å fremme forståelsen av Parkinsons sykdom. I denne protokollen demonstrerer vi hvordan du utfører ensidige nigrostriatale lesjoner i rotten ved å injisere 6-OHDA i medial forebrain-bunten, vurdere motoriske underskudd og forutsi lesjoner ved hjelp av trinntesten.

6-hydroksydopamin rotte modell av Parkinsons sykdom

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

Denne protokollen demonstrerer hvordan man utfører ensidige nigrostriatale lesjoner i rotten ved å injisere 6-hydroksydopamin i medial forebrain-bunten. Denne protokollen viser også hvordan man vurderer motoriske underskudd og forutsier lesjoner ved hjelp av trinntesten. Denne modellen reproduserer alvorlig ødeleggelse av dopaminerge nevroner og simulerer Parkinsons symptomer hos rotter. Denne rottemodellprotokollen gjør det mulig å studere Parkinsons sykdom i laboratoriet, som dekker flere interesseområder, for eksempel fysiologi, anatomi og sykdommens patologiske mekanisme. Testen utføres med begge forbenene, en om gangen, som beskrevet i den forhåndsteste protokollen. Utfør treningsøktene i tre dager. På den første dagen, i den første økten, hold rotten i 1 til 2 minutter for å la rotten gjøre seg kjent med håndtereren eller eksperimenteren. I den andre økten, for å gjøre rotten kjent med det eksperimentelle oppsettet for trinntesten, hold rotten i 20 sekunder, og plasser den deretter på bordet i 20 sekunder. Gjenta dette opplæringstrinnet i 3 minutter. På den andre og tredje dagen, i den første treningsøkten, plasser begge forpaws av rotten på protokollbordet ved å holde bakpotene og tilbake med en hånd. Vipp rotten nedover, hodet 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 for å karakter Spontan og skremme-indusert Locomotion i en Rotenon-indusert Parkinsons sykdom Modell av<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

Visuell fremkalt potensial Opptak i en rottemodell of Experimental 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 av Alpha-Synuclein preformed fibrils fra monomerer og bruk 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

Karakteriserer forholdet mellom Eye Movement parametere og kognitive funksjoner i ikke-demente Parkinsons sykdom pasienter med eye tracking

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

Bruk av RatWalker-systemet for ganganalyse i en genetisk rottemodell av Parkinsons sykdom

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 av dopaminerg nevrontetthet i Substantia Nigra av gnagermodeller ved hjelp av automatisert bildeanalyse

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 av en rottemodell av overlegen skytten-sinus okklusjon via en tråd-embolisme 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 rottemodell av EcoHIV hjerneinfeksjon

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

Induksjon og vurdering av Levodopa-indusert dyskinesi i en rottemodell av Parkinsons sykdom

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