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

Эта работа была поддержана Исследовательским фондом Сан-Паулу (FAPESP, грант 2017/00003-0). Мы благодарны за Координацию по совершенствованию кадров высшего образования (CAPES). Мы благодарим д-ра Энтони Р. Уэста, д-ра Хайнца Штайнера и д-ра Куэй Й. Ценга за поддержку и наставничество.

Все процедуры с участием животных соответствовали этическим принципам Национального совета по контролю за экспериментами на животных (CONCEA) и Закону Аруки (Закон 11.794/2008) и были одобрены местным комитетом по этике (CEUA-FFCLRP/USP (18.5.35.59.5).
1. Приготовление лекарственных препар...

В данной работе описан протокол выполнения операции по односторонней микроинфузии 6-OHDA в MFB, способной вызывать устойчивые поражения в нейронах нигростриатального пути и генерировать акинезию у животного. Также описан протокол для выполнения степпинг-теста, легко применимого и неинва...

Основными нейропатологическими характеристиками БП являются хроническая прогрессирующая нейродегенерация дофаминергических нейронов в черной субстанции pars compacta (SNc) и наличие телец Леви, содержащих α-синуклеиновый белок1. Поскольку дофаминергические нейроны SNc проецируют свои аксоны в полосатое тело через нигростриатальный путь, нейродегенерация нейронов в SNc приводит к дофаминергическому дефициту в полосатом теле2. Отсутствие дофамина в полосатом теле вызывает дисбаланс в деятельности прямых и непрямых двигательных контрольных путей, что отвечает за основные двигательные симптомы БП: акинезию (медленное движение), брадикинезию (затруднение стартовых движений), жесткость мышц, тремор в состоянии покоя3,4,5.
Поскольку молекулярные и физиологические механизмы, участвующие в возникновении БП, все еще не полностью поняты, в настоящее время доступные основные методы лечения направлены на облегчение двигательных симптомов с помощью фармакотерапии, глубокой стимуляции мозга6,7, генетической терапии8 и трансплантации клеток9. Таким образом, доклинические исследования имеют основополагающее значение для выяснения механизмов, участвующих в возникновении БП, и открытия новых методологий ранней диагностики и новых методов лечения для предотвращения или остановки дегенерации нейронов, пораженных PD10.
Животные модели широко использовались для моделирования патологии человека в лаборатории, способствуя развитию медицины и науки11,12,13,14. Тем не менее, важно подчеркнуть, что правильный выбор животной модели имеет основополагающее значение для успеха исследования. Поэтому животная модель должна быть валидирована в трех основных аспектах: i) валидность лица, при которой животная модель должна обладать характеристиками патологии человека; ii) конструктивная обоснованность, при которой животная модель должна иметь прочную теоретическую основу; и iii) прогностическая валидность, при которой животные модели должны реагировать на лечение аналогично клиническому лечению.
В настоящее время несколько животных используются в качестве животных моделей для БП. Основные группы включают млекопитающих, таких как грызуны, приматы, минипиги, собаки и кошки, а также другие группы, такие как дрозофилы и рыбки данио. Грызуны являются наиболее классической моделью животных для БП и наиболее используемой из-за их простоты обращения и обслуживания. Кроме того, анатомия и молекулярные, клеточные и фармакологические механизмы БП схожи у грызунов и человека15.
В обзоре, опубликованном Кином и его коллегами в 2019 году, были проанализированы основные методологии моделирования животных, используемые для БП в 2000-х годах, и было обнаружено, что наиболее используемая животная модель включала нейротоксины, такие как 6-гидроксидофамин (6-OHDA) и 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (MPTP). Оба нейротоксина вызывают митохондриальную дисрегуляцию в дофаминергических нейронах в нигростриатальном пути, что приводит к гибели клеток16. Другая широко используемая модель включает генетические манипуляции посредством мутации в определенных генах, участвующих в возникновении БП, вызывая митохондриальную дисрегуляцию17. Модели нейротоксинов обычно используются для оценки и сравнения терапевтических средств, тогда как генетические модели используются для изучения разработки профилактической терапии и идиопатического PD15.
Нейротоксин MPTP был обнаружен вызывающим паркинсонизм в середине 1980-х годов после того, как семь пациентов использовали вещество и проявляли тяжелые симптомы БП. В дополнение к симптомам, пациенты ответили на лечение L-DOPA, что заставило исследователей связать молекулу непосредственно с БП. После того, как случай был опубликован в 1986 году, несколько исследователей начали использовать MPTP в доклинических исследованиях PD18. Исследователи обнаружили, что, будучи липофильной молекулой, MPTP может пересекать гематоэнцефалический барьер (BBB) и преобразовываться в MPP + 19. Это токсичное вещество накапливается внутри нейронов и вызывает повреждение комплекса 1 митохондриальной дыхательной цепи, что приводит к гибели дофаминергических нейронов20.
Модель нейротоксина 6-OHDA была впервые использована для индуцирования дегенерации моноаминовых нейронов нигростриатального пути в 196821 году. Модель 6-OHDA обычно используется для вызова нейродегенерации в нигростриатальном пути, поскольку она является аналогом дофамина и токсична для клеток, содержащих катехоламин. После того, как 6-OHDA попадает в мозг, он может быть поглощен транспортером дофамина (DAT) в дофаминергических нейронах, что приводит к дегенерации нигростриатального пути22. Поскольку 6-OHDA не проникает в ГЭБ, его необходимо вводить непосредственно через внутримозговую стереотаксическую инъекцию23. Ингибитор обратного захвата норадреналина часто сочетают с микроинъекцией 6-OHDA для сохранения норадренергических волокон и обеспечения более селективной дегенерации дофаминергических нейронов24.
После того, как DAT поглощает 6-OHDA, он будет накапливаться в цитозоле нейронов, производя активные формы кислорода (АФК) и приводя к гибели клеток15. Часто используются три различные модели поражений 6-OHDA: i) поражения SNc25,26; ii) поражения полосатого тела27,28; iii) поражения MFB29,30. Поражения, вызванные в полосатом теле, приводят к медленной и ретроградной дегенерации дофаминергических нейронов в SNpc. Напротив, поражения, вызванные SNpc и MFB, приводят к быстрой и полной дегенерации нейронов, что приводит к более продвинутым симптомам паркинсонизма31.
Односторонняя или двусторонняя инъекция 6-OHDA может вызвать нейродегенерацию в дофаминергических нейронах. 6-OHDA не всегда вызывает серьезные повреждения нейронов; иногда инъекция приводит к частичному повреждению, которое также используется для моделирования ранних стадий PD32. Односторонняя инъекция чаще используется из-за способности модели оценивать двигательный дефицит животного и прогнозировать потерю клеток с помощью таких тестов, как вращение, вызванное амфетамином / апоморфином, и ступенчатый тест29. Двусторонние инъекции чаще всего используются для оценки пространственной памяти и распознавания33.
Тест вращения, индуцированный амфетамином / апоморфином, является поведенческим тестом, обычно используемым для прогнозирования потери клеток в нигростриатальном пути. Он определяется как процесс, при котором повторное введение агонистов дофамина приводит к интенсификации ротационного поведения у 6-OHDA-пораженных животных34. Ротационное поведение состоит из количественной оценки индуцированного амфетамином ипсилатерального вращения или контралатеральных поворотов, вызванных апоморфином, у односторонне пораженных грызунов. Вызванное наркотиками ротационное поведение подверглось критике, потому что ротация не соответствует симптомам БП у людей и может зависеть от таких переменных, как толерантность, сенсибилизация и «прайминг»35.
Прайминг является одним из наиболее важных факторов в этих поведенческих тестах. Сообщалось о некоторых случаях, когда однократная доза L-DOPA приводила к сбою в ротационном поведении36. Кроме того, еще одним критическим фактором, связанным с комбинированным применением теста, индуцированного амфетамином, и теста, индуцированного апоморфином, для параллельного использования является то, что они измеряют различные конечные точки из-за различных механизмов действия, отражающих инактивацию различных сигнальных механизмов и путей. Кроме того, тест, индуцированный амфетамином, более точен для измерения нигростриатальных поражений выше 50-60%, тогда как тест, индуцированный апоморфином, более точен для поражений выше 80% 37.
Степпинг-тест появился как поведенческий тест, который указывает на дефицит, связанный с дегенерацией дофаминергических нейронов и терапевтическими эффектами. Это позволяет анализировать акинезию, вызванную поражением 6-OHDA в дофаминергических нейронах без процедуры, вызванной лекарственными средствами. Кроме того, тест был хорошо известен и широко используется с 1995 года, когда он был впервые описан Olsson et al.35. В 1999 году Chang et al.38 также проанализировали и сравнили производительность крыс в ступенчатом тесте с уровнем дегенерации, вызванной 6-OHDA, и обнаружили, что животные, которые показали худшие результаты в ступенчатом тесте, также имели более значительную дегенерацию дофаминергических нейронов.
Степпинг-тест является отличным методом для прогнозирования тяжелого дофаминергического нигростриатального повреждения у крыс с поражением 6 OHDA. Данные свидетельствуют о том, что двигательный дефицит появляется в контралатеральной передней части инфузии 6-OHDA во время степпинг-теста, когда степень дофаминергической потери в SNc составляет >90%39. В этой статье описываются протоколы, методологии и материалы, используемые для выполнения стереотаксической хирургии для односторонней инфузии 6-OHDA в MFB крыс, и как предсказать дофаминергические поражения, вызванные токсином, с помощью ступенчатого теста.

<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

Двигательные симптомы болезни Паркинсона (БП) — брадикинезия, акинезия и тремор в состоянии покоя — являются последствиями нейродегенерации дофаминергических нейронов в черной субстанции pars compacta (SNc) и дофаминергического стриатального дефицита. Животные модели широко используются для моделирования патологии человека в лаборатории. Грызуны являются наиболее используемыми животными моделями для PD из-за их простоты обращения и обслуживания. Более того, анатомия и молекулярные, клеточные и фармакологические механизмы БП схожи у грызунов и человека. Инфузия нейротоксина, 6-гидроксидофамина (6-OHDA), в медиальный пучок переднего мозга (MFB) крыс воспроизводит тяжелое разрушение дофаминергических нейронов и имитирует симптомы БП. Этот протокол демонстрирует, как выполнить одностороннюю микроинъекцию 6-OHDA в MFB на крысиной модели PD и показывает двигательный дефицит, индуцированный 6-OHDA и прогнозируемыми дофаминергическими поражениями через ступенчатый тест. 6-OHDA вызывает значительное ухудшение количества шагов, выполняемых с контралатеральной передней конечностью.

Оценка дофаминергических поражений Ступенчатый тест позволяет оценить акинезию передней конечности, противопоказанную к поражению, и выбрать животных с возможным поражением нигростриатального пути, индуцированного инфузией 6-OHDA (рисунок 1). Сравнение эффек...

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

Модель 6-гидроксидотамина (6-OHDA) использовалась в течение десятилетий для продвижения понимания болезни Паркинсона. В этом протоколе мы демонстрируем, как выполнять односторонние нигростриатальные поражения у крыс путем введения 6-OHDA в медиальный пучок переднего мозга, оценивать двигательный дефицит и прогнозировать поражения с помощью степпинг-теста.

6-гидроксидофаминовая крысиная модель болезни Паркинсона

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

Этот протокол демонстрирует, как выполнять односторонние нигростриатальные поражения у крыс путем введения 6-гидроксидотамина в медиальный пучок переднего мозга. Этот протокол также демонстрирует, как оценить двигательный дефицит и предсказать поражения с помощью степпинг-теста. Эта модель воспроизводит тяжелое разрушение дофаминергических нейронов и имитирует симптомы Паркинсона у крыс. Этот протокол модели крыс позволяет изучать болезнь Паркинсона в лаборатории, охватывая несколько областей, представляющих интерес, таких как физиология, анатомия и патологический механизм заболевания. Тест проводится с обеими передними конечностями, по одной за раз, как описано в протоколе предварительного тестирования. Выполняйте тренировки в течение трех дней. В первый день, в первом сеансе, подержите крысу в течение 1-2 минут, чтобы крыса могла ознакомиться с дрессировщиком или экспериментатором. Во втором сеансе, чтобы ознакомить крысу с экспериментальной установкой для степпинг-теста, подержите крысу в течение 20 секунд, а затем положите ее на стол в течение 20 секунд. Повторяйте этот шаг тренировки в течение 3 минут. На второй и третий день, в первой тренировке, положите обе передние лапы крысы на протокольный стол, держа задние лапы и спину одной рукой. Наклоните крысу вниз, головой вперед, под углом 45

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Detection of Neuritic Plaques in Alzheimer's Disease Mouse Model

Обнаружение Neuritic бляшки при болезни Модель мыши Альцгеймера

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

Методы для характеристики Спонтанное и Впечатлите вызванной Locomotion в Ротенон вызванной болезнью Паркинсона модели<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

Визуальный вызванных потенциалов Запись в крысиной модели экспериментальной зрительного нерва демиелинизация

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

Поколение альфа-нуклеин предварительно сформированные фибриллы из мономеров и использовать в естественных условиях

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

Характеристика отношения между параметрами движения глаз и когнитивными функциями у пациентов с болезнью Паркинсона с отслеживанием глаз

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

Применение системы RatWalker для анализа походки в генетической крысиной модели болезни Паркинсона

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

Полу количественное определение плотности дофаминергических нейронов в Чернии субстанции моделей грызунов с использованием автоматизированного анализа изображений

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

Создание Крыса Модель Высшего Стрельца-Синус окклюзии с помощью метода thread-Embolism

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

Крысиная модель инфекции мозга EcoHIV

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

Индукция и оценка дискинезий, вызванных леводопой, в крысиной модели болезни Паркинсона

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