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

Detta arbete stöddes av São Paulo Research Foundation (FAPESP, bidrag 2017/00003-0). Vi är tacksamma för samordningen för förbättring av personal inom högre utbildning (CAPES). Vi tackar Dr. Anthony R. West, Dr. Heinz Steiner och Dr. Kuei Y. Tseng för stöd och mentorskap.

Alla försök med djur följde de etiska principerna från National Council for the Control of Animal Experimentation (CONCEA) och Arouca-lagen (lag 11.794/2008) och godkändes av den lokala etikkommittén (CEUA-FFCLRP/USP (18.5.35.59.5).
1. Beredning av droger
<ol><li>Anestesi med ketamin/xylazin OBS: Dosen ketamin som används är 70 mg/kg och dosen xylazin är 10 mg/kg.<ol>
<li>För att bereda 1 ml bedövningsmedel med ketamin 100 mg / ml lösning och xylazin 20 mg / m...

Detta dokument beskriver ett protokoll för att utföra kirurgi för ensidig mikroinfusion av 6-OHDA i MFB, som kan orsaka robusta lesioner i neuronerna i nigrostriatalvägen och generera akinesi i djuret. Också beskrivet är protokollet för att utföra stegtestet, ett lätt tillämpligt och icke-invasivt test som kan användas för att bevisa framgången för lesionerna och bedöma förben akinesi. Som presenteras i de representativa resultaten visade djur som fick 6-OHDA en minskning av antalet justeringssteg kontral...

De viktigaste neuropatologiska egenskaperna hos PD är den kroniska progressiva neurodegenerationen av dopaminerga nervceller i substantia nigra pars compacta (SNc) och närvaron av Lewy-kroppar innehållande α-synukleinprotein1. Eftersom SNc dopaminerga neuroner projicerar sina axoner i striatum genom nigrostriatalvägen, resulterar neurodegeneration av neuroner i SNc i ett dopaminergt underskott i striatum2. Frånvaron av dopamin i striatum orsakar en obalans i aktiviteterna hos de direkta och indirekta motoriska kontrollvägarna, vilket är ansvarigt för de viktigaste motoriska symptomen på PD: akinesi (långsam rörelse), bradykinesi (svårigheter att starta rörelser), muskelstyvhet och tremor i vila3,4,5.
Eftersom de molekylära och fysiologiska mekanismer som är involverade i uppkomsten av PD fortfarande inte är helt förstådda, syftar för närvarande tillgängliga huvudbehandlingar till att lindra de motoriska symtomen genom farmakoterapier, djup hjärnstimulering6,7, genetiska terapier8 och celltransplantation9. Därför är preklinisk forskning grundläggande för att belysa mekanismerna som är involverade i uppkomsten av PD och upptäcka nya metoder för tidig diagnos och nya terapier för att förhindra eller stoppa degenerering av neuroner som påverkas av PD10.
Djurmodeller har använts i stor utsträckning för att simulera mänsklig patologi i laboratoriet, vilket bidrar till utvecklingen av medicin och vetenskap11,12,13,14. Det är dock viktigt att betona att det korrekta valet av djurmodellen är grundläggande för studiens framgång. Därför måste djurmodellen valideras i tre huvudaspekter: i) ansiktsgiltighet, där djurmodellen måste ha egenskaperna hos mänsklig patologi; ii) konstruktiv validitet, där djurmodellen måste ha en solid teoretisk grund; och iii) prediktiv validitet, där djurmodeller måste reagera på behandlingar på ett liknande sätt som klinisk behandling.
För närvarande används flera djur som djurmodeller för PD. Huvudgrupperna inkluderar däggdjur, såsom gnagare, primater, minipigs, hundar och katter och andra grupper som drosophila och zebrafisk. Gnagare är den mest klassiska djurmodellen för PD och den mest använda på grund av deras enkla hantering och underhåll. Dessutom är anatomin och molekylära, cellulära och farmakologiska mekanismerna för PD likartade hos gnagare och människor15.
En översyn publicerad av Kin och kollegor 2019 analyserade de viktigaste djurmodellmetoderna som användes för PD på 2000-talet och fann att den mest använda djurmodellen involverade neurotoxiner som 6-hydroxidopamin (6-OHDA) och 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP). Båda neurotoxinerna orsakar mitokondriell dysregulering i dopaminerga nervceller i nigrostriatalvägen, vilket leder till celldöd16. En annan allmänt använd modell involverar genetisk manipulation genom mutation i specifika gener som är involverade i uppkomsten av PD, vilket orsakar mitokondriell dysregulering17. Neurotoxinmodeller används ofta för att utvärdera och jämföra terapier, medan genetiska modeller används för att studera utvecklingen av förebyggande terapier och idiopatisk PD15.
Neurotoxinet MPTP upptäcktes orsaka parkinsonism i mitten av 1980-talet efter att sju patienter använt ämnet och uppvisat allvarliga PD-symtom. Förutom symtomen svarade patienterna på behandling med L-DOPA, vilket gjorde att forskarna kopplade molekylen direkt till PD. Efter att fallet publicerades 1986 började flera forskare använda MPTP i preklinisk PD-forskning18. Forskare har funnit att MPTP är en lipofil molekyl och kan korsa blod-hjärnbarriären (BBB) och omvandlas till MPP + 19. Denna giftiga substans ackumuleras inuti neuroner och orsakar skador på komplex 1 i mitokondriell andningskedja, vilket leder till att dopaminerga neuronerdöddöd20.
6-OHDA-neurotoxinmodellen användes först för att inducera degenerering av monoaminneuroner i nigrostriatalvägen 196821. 6-OHDA-modellen används ofta för att orsaka neurodegeneration i nigrostriatalvägen eftersom det är en dopaminanalog och giftig för katekolamininnehållande celler. Efter att 6-OHDA har trängt in i hjärnan kan det tas upp av dopamintransportören (DAT) i dopaminerga nervceller, vilket leder till degenerering av nigrostriatalvägen22. Eftersom 6-OHDA inte tränger in i BBB måste det administreras direkt genom intrarebrala stereotaxiska injektioner23. En noradrenalinåterupptagshämmare kombineras ofta med 6-OHDA-mikroinjektion för att bevara noradrenerga fibrer och ge en mer selektiv degenerering av dopaminerga nervceller24.
Efter att DAT har upptjämnat 6-OHDA kommer det att ackumuleras i cytosolen hos neuroner, vilket producerar reaktiva syrearter (ROS) och leder till celldöd15. Tre olika lesionsmodeller av 6-OHDA används ofta: i) lesioner till SNc25,26; ii) lesioner på striatum27,28; iii) lesioner på MFB29,30. Lesioner orsakade i striatum resulterar i en långsam och retrograd degeneration av dopaminerga neuroner i SNpc. Däremot resulterar lesioner orsakade i SNpc och MFB i snabb och total degenerering av nervceller, vilket leder till mer avancerade parkinsoniska symtom31.
Ensidig eller bilateral injektion av 6-OHDA kan orsaka neurodegeneration i dopaminerga nervceller. 6-OHDA orsakar inte alltid allvarliga skador på neuronerna; Ibland resulterar injektionen i partiell skada, som också används för att simulera de tidiga stadierna av PD32. Den ensidiga injektionen används oftare på grund av modellens förmåga att bedöma djurets motoriska underskott och förutsäga cellförlust genom tester som amfetamin/apomorfininducerad rotation och stegtestet29. Bilaterala injektioner används mest för att utvärdera rumsligt minne och igenkänning33.
Amfetamin / apomorfininducerad rotationstest är ett beteendetest som vanligtvis används för att förutsäga cellförlust i nigrostriatalvägen. Det definieras som en process där upprepad administrering av dopaminagonister leder till en intensifiering av rotationsbeteendet hos 6-OHDA-lesionerade djur34. Rotationsbeteende består av kvantifiering av amfetamininducerad ipsilateral rotation eller apomorfininducerade kontralaterala varv hos ensidigt lesionerade gnagare. Läkemedelsinducerat rotationsbeteende har kritiserats eftersom rotation inte motsvarar PD-symtom hos människor och kan påverkas av variabler som tolerans, sensibilisering och "priming"35.
Priming är en av de mest kritiska faktorerna i dessa beteendetester. Vissa fall har rapporterats där en engångsdos av L-DOPA ledde till ett misslyckande i rotationsbeteenden36. Dessutom är en annan kritisk faktor relaterad till den kombinerade tillämpningen av det amfetamininducerade testet och apomorfininducerat test för parallell användning att de mäter olika effektmått på grund av olika verkningsmekanismer, vilket återspeglar inaktiveringen av olika signalmekanismer och vägar. Vidare är det amfetamininducerade testet mer exakt för att mäta nigrostriatala lesioner över 50-60%, medan det apomorfininducerade testet är mer exakt för lesioner över 80%37.
Stegtestet har framkommit som ett beteendetest som indikerar underskott relaterade till dopaminerg neurondegenerering och terapeutiska effekter. Det möjliggör analys av akinesi orsakad av en 6-OHDA-lesion i dopaminerga neuroner utan ett läkemedelsinducerat förfarande. Dessutom har testet varit väl etablerat och vanligt förekommande sedan 1995, då det först beskrevs av Olsson et al.35. År 1999 analyserade chang et al.38 också råttornas prestanda i stegtestet med nivån av degeneration orsakad av 6-OHDA och fann att djur som presterade sämre i stegtestet också hade en mer signifikant degenerering av dopaminerga neuroner.
Stegtestet är en utmärkt metod för att förutsäga allvarlig dopaminerg nigrostriatal skada hos 6-OHDA-lesionerade råttor. Bevis tyder på att motoriska underskott uppträder i den kontralaterala frambenet av 6-OHDA-infusionen under stegtestet när graden av dopaminerg förlust i SNc är >90%39. Detta dokument beskriver protokoll, metoder och material som används för att utföra stereotaxisk kirurgi för ensidig infusion av 6-OHDA i MFB hos råttor och hur man förutsäger de dopaminerga lesionerna som orsakas av toxinet genom stegtestet.

<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

Motoriska symtom på Parkinsons sjukdom (PD) - bradykinesi, akinesi och tremor i vila - är konsekvenser av neurodegenerationen av dopaminerga neuroner i substantia nigra pars compacta (SNc) och dopaminergt striatalt underskott. Djurmodeller har använts i stor utsträckning för att simulera mänsklig patologi i laboratoriet. Gnagare är de mest använda djurmodellerna för PD på grund av deras enkla hantering och underhåll. Dessutom är anatomin och molekylära, cellulära och farmakologiska mekanismerna för PD likartade hos gnagare och människor. Infusionen av neurotoxinet, 6-hydroxydopamin (6-OHDA), i en medial förhjärnbunt (MFB) av råttor reproducerar den allvarliga förstörelsen av dopaminerga neuroner och simulerar PD-symtom. Detta protokoll visar hur man utför den ensidiga mikroinjektionen av 6-OHDA i MFB i en råttmodell av PD och visar de motoriska underskotten som induceras av 6-OHDA och förutsagda dopaminerga lesioner genom stegtestet. 6-OHDA orsakar signifikant försämring av antalet steg som utförs med den kontralaterala frambenet.

Bedömning av dopaminerga lesioner Stegtestet möjliggör bedömning av akinesien hos den främre extremiteten som är kontralateral mot lesionen och urvalet av djur med en möjlig lesion av den nigrostriatala vägen inducerad av 6-OHDA-infusion (Figur 1). Jämförelsen av utförandet av det kontralaterala frambensstegningstestet prekirurgi och 2 veckor och 4 veckor efter operationen avslöjade interaktion (F2,74 = 93,63; p < 0,0001; tvåvägs upprepade åtgär...

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 har använts i årtionden för att främja förståelsen av Parkinsons sjukdom. I detta protokoll visar vi hur man utför ensidiga nigrostriatala lesioner hos råttan genom att injicera 6-OHDA i det mediala framhjärnbuntet, bedöma motoriska underskott och förutsäga lesioner med hjälp av stegtestet.

6-hydroxydopaminråttmodellen för Parkinsons sjukdom

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

Detta protokoll visar hur man utför ensidiga nigrostriatala lesioner hos råtta genom att injicera 6-hydroxydopamin i det mediala framhjärnbuntet. Detta protokoll visar också hur man bedömer motoriska underskott och förutsäger lesioner med hjälp av stegtestet. Denna modell reproducerar den allvarliga förstörelsen av dopaminerga neuroner och simulerar Parkinsoniska symtom hos råttor. Detta råttmodellprotokoll gör det möjligt att studera Parkinsons sjukdom i laboratoriet och täcker flera intresseområden, såsom fysiologi, anatomi och sjukdomens patologiska mekanism. Testet utförs med båda frambenen, en i taget, enligt beskrivningen i förtestprotokollet. Utför träningspassen i tre dagar. På den första dagen, i den första sessionen, håll råttan i 1 till 2 minuter så att råttan kan bekanta sig med hanteraren eller experimenteraren. I den andra sessionen, för att bekanta råttan med den experimentella inställningen för stegtestet, håll råttan i 20 sekunder och placera den sedan på bordet i 20 sekunder. Upprepa detta träningssteg i 3 minuter. På den andra och tredje dagen, i det första träningspasset, placera båda framtassarna på råttan på protokollbordet genom att hålla bakpoten och ryggen med ena handen. Luta råttan nedåt, huvudet först, i en vinkel på 45

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Detection of Neuritic Plaques in Alzheimer's Disease Mouse Model

Upptäckt av Neuritic plack i Alzheimers sjukdom musmodell

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 för att karaktärisera Spontan och skrämma inducerad Locomotion i en Rotenon-inducerad Parkinsons sjukdom modellen<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 inspelning i en råttmodell av experimentell 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 alfa-Synuclein förformade fibriller från monomerer och användning 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

Karakterisera relationen mellan ögon rörelse parametrar och kognitiva funktioner hos icke-DeMented patienter med Parkinsons sjukdom med ögonspårning

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

Tillämpa RatWalker-systemet för gånganalys i en genetisk råttmodell av Parkinsons sjukdom

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

Semikvantitativ bestämning av dopaminerg neurontäthet i substantia nigra av gnagaremodeller med hjälp av automatiserad bildanalys

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 råttmodell av överlägsen sagittal-sinusocklusion via en trådembolimetod

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 råttmodell av EcoHIV hjärninfektion

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 och bedömning av Levodopa-inducerade dyskinesier i en råttmodell av Parkinsons sjukdom

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