Name: rating l-dopa-induced dyskinesias in the unilaterally 6-ohda-lesioned rat model of parkinson's disease
Uploaded: 2021-10-04T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rating L-DOPA-Induced Dyskinesias in the Unilaterally 6-OHDA-Lesioned 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 experiment utfördes i enlighet med etikkommittén vid fakulteten för filosofi, vetenskap och brev från Ribeirão Preto (CEUA/FFCLRP 18.5.35.59.5).
1. 6-OHDA lesion
<ol><li>Använd Sprague-Dawley hanråttor som väger 200-250 g i början av experimenten (6 veckor). Inhys djuren (2-3 per bur) under normala laboratorieförhållanden (12:12 h ljus/mörk cykel, lampor tända kl. 06.00, temperaturkontrollerade anläggningar (22–24 °C), med mat och vatten tillgängligt <...

Detta protokoll visar hur man inducerar och analyserar AIM i råttmodellen av PD inducerad genom ensidig mikroinjektion av 6-OHDA i MFB. Kronisk daglig administrering av låga doser av L-DOPA (5 mg/kg, i kombination med 12,5 mg/kg benserazid) gav upphov till utveckling av AIM under de 3 veckorna av behandlingen. Temporal analys avslöjade en signifikant ökning av AIMs, och toppdosdyskinesi observeras mellan 30 och 90 min efter administrering av L-DOPA. AIM är repetitiva och meningslösa rörelser som påverkar axiala, ...

Dopaminprekursorn L-3,4-dihydroxifenylalanin (L-DOPA) representerar den mest effektiva behandlingen för motoriska symtom på Parkinsons sjukdom (PD)1. L-DOPA-behandling kan lindra motoriska symtom i samband med PD men förlorar effektivitet med tiden. Motoriska fluktuationer såsom "avslitningsfluktuation" eller "försämring i slutet av dosen" manifesteras kliniskt som en förkortad varaktighet av effekten av enstaka L-DOPA-doser2. I andra fall består kliniska manifestationer av långsamma vridande rörelser och onormala ställningar (dystoni)3 och uppträder när dopaminnivåerna är låga (dystoni utanför perioden)4. Å andra sidan, L-DOPA-inducerade dyskinesier (LIDs) visas när dopaminnivåer i plasma och hjärnan är höga5.
LIDs producerar försvagande biverkningar som inkluderar motoriska komplikationer som choreiform, dystoniska och ballistiska6-rörelser. När de väl är etablerade inträffar LIDs efter varje L-DOPA-administrering. Motoriska komplikationer förekommer hos 40%-50% av PD-patienter som genomgår L-DOPA-behandling i 5 år, och förekomsten ökar under åren7. Även om de patofysiologiska mekanismerna som är involverade i utvecklingen av LIDs hos PD-patienter ännu inte är helt klarlagda, är omfattningen av dopaminerg denervation, pulserande L-DOPA-administrering, nedströms förändringar i striatala proteiner och gener och avvikelser i icke-dopamin-sändarsystem faktorer som bidrar till utvecklingen av dessa oönskade biverkningar 6,8,9,10.
Neurotoxinet 6-hydroxidopamin (6-OHDA) är ett väl karakteriserat verktyg för att studera PD hos gnagare11,12,13,14. Eftersom 6-OHDA inte passerar blod-hjärnbarriären måste den injiceras direkt i den nigrostriatala vägen. 6-OHDA-inducerad dopaminerg utarmning är koncentrations- och platsberoende15. Ensidig administrering av 6-OHDA vid det mediala framhjärnknippet (MFB) kan ge allvarliga (>90%) nigrostriatala skador hos gnagare16,17,18,19. Kronisk administrering av L-DOPA till svåra ensidigt 6-OHDA-lesionerade gnagare orsakar uppkomsten av dyskinetiska-liknande rörelser som kallas onormala ofrivilliga rörelser (AIMs). Dyskinetiska rörelser hos gnagare delar liknande molekylära, funktionella och farmakologiska mekanismer relaterade till LIDs hos PD-patienter5. Därför är 6-OHDA-lesionerade råttor20 och möss21 värdefulla prekliniska modeller för att studera LIDs. Vid kroniskt behandling (7-21 dagar) med terapeutiska doser av L-DOPA (5-20 mg/kg) visar ensidigt 6-OHDA-lesionerade råttor och möss en gradvis utveckling av AIM som påverkar frambenen, bålen och orofaciala muskler kontralateralt till lesionen 17,18,19,20,22,23,24 . Dessa rörelser presenteras vid en tidsförlopp som liknar L-DOPA-inducerad toppdosdyskinesier hos PD-patienter25 och kännetecknas av hyperkinetiska rörelser och dystoni5. AIM poängsätts vanligtvis baserat på deras svårighetsgrad (t.ex. när ett specifikt AIM är närvarande) och amplitud (t.ex. kännetecknad av amplituden för varje rörelse)5,23,25.
6-OHDA-lesionerade gnagarmodeller av LIDs presenterar ansiktsgiltighet (dvs. modellen har flera egenskaper som ser ut som det mänskliga tillståndet)5,11,26,27,28. Gnagare AIMs, liknande det som förekommer hos PD-patienter, ses som hyperkinetiska (framben och orolinguala) och dystoniska (axiella) rörelser29 och efterliknar toppdos dyskinesi. På molekylär och funktionell nivå delar gnagarmodeller många patologiska egenskaper med PD-patienter5, såsom uppreglering av FosB/ΔFosB 19,26,30,31,32,33 och serotonintransportör (SERT)34,35 . När det gäller prediktiv validitet uppvisar läkemedel som minskar LIDs hos PD-patienter (t.ex. N-metyl-D-aspartat (NMDA) receptorantagonisten amantadin) antidyskinetisk effekt i gnagarmodellen 22,36,37,38,39.
Gnagarnas AIMS-skattningsskala skapades baserat på fyra AIM-undertyper som inkluderar AIM som påverkar huvud, nacke och bål (axiella AMM), hyperkinetiska frambensrörelser (lem-AIM) och dyskinetisk-liknande orolinguala rörelser (orolinguala AIM). Även om kontralateral rotation (lokomotiv AIMs) också finns i ensidigt skadade gnagare 20,22,23,25,40, har den inte poängsatts som en dyskinetiskliknande rörelse eftersom den kanske inte representerar ett specifikt mått på LIDs 22,37,41.
Här kommer vi att beskriva hur man inducerar och analyserar dyskinetiskliknande rörelser (axiella, lemmar och orolinguala AMM) i den svåra (>90%) ensidigt 6-OHDA-lesionerade råttmodellen av PD. Vi organiserade vårt protokoll baserat på tidigare litteratur och vår laboratorieexpertis.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>6-hydroxydopamine hydrobromide</td>
			<td>Sigma-Aldrich, USA</td>
			<td>H6507</td>
			<td>Neurotoxin that produces degeneration of catecholaminergic terminals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzerazide hydrochloride</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>B7283</td>
			<td>Peripheral dopa-decarboxylase inhibitor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera Bullet IR Turbo HD (HD-TVI)&#160; 2.8mm B</td>
			<td>HIKVISION</td>
			<td>DS-2CE16C0T-IRP</td>
			<td>Camera used to record all behavior</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imipramine hidrochloride</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>J63723</td>
			<td>Norepinephrine transporter inhibitor (NET) used to protect noradrenergic neurons from 6-OHDA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine hydrochloride</td>
			<td>Ceva Animal Health</td>
			<td></td>
			<td>Anesthesia for surgical intervention</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) methyl ester (hydrochloride)</td>
			<td>Cayman Chemical Company</td>
			<td>16149</td>
			<td>Dopamine precursor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirrors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Used to observe the behavior of animals during experiments in all directions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles 0.30 x 13 mm</td>
			<td>PrecisionGlide</td>
			<td></td>
			<td>Needles used to inject drugs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride (NaCl)</td>
			<td>Samtec</td>
			<td></td>
			<td>Salt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes 1 ml Sterile</td>
			<td>BD Plastipak</td>
			<td></td>
			<td>Syringes used to inject drugs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transparent cylinders</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Used to record animal behavior during experiments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine hydrochloride</td>
			<td>Ceva Animal Health</td>
			<td></td>
			<td>Sedative, analgesic and muscle relaxant for surgical intervention</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rating l-dopa-induced dyskinesias in the unilaterally 6-ohda-lesioned rat model of parkinson's disease

L-DOPA-inducerade dyskinesier (LIDs) hänvisar till motoriska komplikationer som uppstår vid långvarig administrering av L-DOPA till patienter med Parkinsons sjukdom (PD). Det vanligaste mönstret som observerats i kliniken är toppdosdyskinesi som består av kliniska manifestationer av choreiforma, dystoniska och ballistiska rörelser. 6-hydroxidopamin (6-OHDA) råtta modell av PD efterliknar flera egenskaper hos LIDs. Efter upprepad administrering av L-DOPA, 6-OHDA-lesionerade råttor uppvisar dyskinetiska-liknande rörelser (t.ex., onormala ofrivilliga rörelser, AIMs). Detta protokoll visar hur man inducerar och analyserar AIM hos 6-OHDA-lesionerade råttor med 90% -95% dopaminerg utarmning i den nigrostriatala vägen. Upprepad administrering (3 veckor) av L-DOPA (5 mg/kg, i kombination med 12,5 mg/kg benserazid) kan inducera utvecklingen av AIMs. Tidsförloppsanalysen avslöjar en signifikant ökning av AIM vid 30-90 min (toppdos dyskinesi). Gnagarmodeller av LIDs är ett viktigt prekliniskt verktyg för att identifiera effektiva antidyskinetiska ingrepp.

Även om de AIMS-mönster som observerats hos råttor är enklare och begränsade jämfört med de som observerats hos människor och icke-mänskliga primater, reproducerar denna modell både hyperkinetiska och dystoniska rörelser inducerade av kronisk L-DOPA-administrering. Här presenterar vi data som samlats in från en grupp (n = 10) av ensidigt 6-OHDA-lesionerade råttor kroniskt behandlade med L-DOPA (5 mg/kg kombinerat med 12,5 mg/kg benserazid) i 3 veckor (måndag till fredag). Observera att de data som presente...

Watch this Scientific Journal Video about Rating L-DOPA-Induced Dyskinesias in the Unilaterally 6-OHDA-Lesioned Rat Model of Parkinson's Disease at JoVE.com

Rating L-DOPA-Induced Dyskinesias in the Unilaterally 6-OHDA-Lesioned Rat Model of Parkinson's Disease

Gnagare modeller av L-DOPA-inducerad dyskinesier är ovärderliga verktyg för att identifiera terapeutiska ingrepp för att dämpa utvecklingen eller lindra de manifestationer som uppstår på grund av upprepad administrering av L-DOPA. Detta protokoll visar hur man inducerar och analyserar dyskinetisk-liknande rörelser i den ensidigt 6-OHDA-lesionerade råttmodellen av Parkinsons sjukdom.

Betyg L-DOPA-inducerad dyskinesier i den ensidigt 6-OHDA-lesionerade råttmodellen av Parkinsons sjukdom

L-DOPA-induced dyskinesias (LIDs) refer to motor complications that arise from prolonged L-DOPA administration to patients with Parkinson's disease (PD). ...

Rating L-DOPA-inducerade dyskinesier i 6-hydroxydopamin råtta modellen av Parkinsons sjukdom är ett viktigt prekliniskt verktyg för att identifiera effektiva antidyskinetiska ingrepp. Denna modell är relativt enkel, presenterar låg kostnad och har likheter med vad som händer i kliniken. Proceduren kommer att demonstreras av Danilo Leandro Ribeiro, doktorand i laboratoriet.Börja experimentet med Sprague-Dawley manliga råttor, väger 200 till 250 gram. Inhys två till tre djur per bur under de vanliga laboratorieförhållandena med mat och vatten tillgängligt ad libitum. Före operationen, administrera noradrenalintransportörhämmaren, imipramin, till råttan intraperitonealt.Efter att ha bekräftat anestesin genom brist på svar på tåklämma, placera råttan i ett benäget läge i den stereotaxiska apparaten ovanpå värmedynan. När råttan är placerad, använd en skalpell för att göra ett en centimeter långt snitt i regionen där mikroinjektionen kommer att inträffa. Rengör sedan skalleregionen med bomullspinne och se till att bregma och lambda exponeras.Ta den mediala framhjärnbunten, eller MFB, stereotaxiska koordinater från bregma vid 4,3 millimeter främre, 1,6 millimeter i sidled till höger sida och 8,3 millimeter ventral från durometern. När koordinaterna bestäms, administrera 6-hydroxidopamin, eller 6-OHDA, ensidigt med en hastighet av 0,4 mikroliter per minut i höger MFB, med en 50-mikroliter Hamilton glasspruta. Vid slutet av operationen suturerar hårbotten snittet och rehydrerar djuret med varm, steril, 0,9% saltlösning subkutant, i dosen 10 ml per kilo.Ta bort djuret från den stereotaxiska ramen och placera det i en varm återhämtningsbur medan du övervakar tills medvetandet återfås. Vid fyra veckor efter lesion, mäta effektiviteten av den dopaminerga lesionen med hjälp av ett stegtest, genom att bedöma akinesi i frambenet kontralateralt till lesionen. Råttor som presenterar tre eller färre justeringssteg med det kontralaterala frambenet bör inkluderas i studien som förmodade, allvarligt 6-OHDA-lesionerade råttor.Fyra veckor efter 6-OHDA-lesionerna, starta den kroniska behandlingen på måndag och registrera onormala ofrivilliga rörelser på onsdag. För att göra det, placera råttan i en transparent cylinder med 20 centimeter diameter och 40 centimeter höjd och låt den acklimatisera sig i minst 15 minuter. Se till att golvet är täckt med strömaterialet och speglarna är placerade bakom cylindern för att observera djuret från alla möjliga vinklar.Placera en högupplöst videokamera för att möjliggöra visning av axiella, lemmar och orolinguala onormala ofrivilliga rörelser. Speglarna bakom cylindern gör det möjligt att spåra onormala ofrivilliga rörelser i 360 graders vinkel. Kameran kan placeras något under planet i 15 graders vinkel från djur för att observera orolinguala onormala ofrivilliga rörelser.När positionen är bestämd, fäst kameran direkt på bänken. När djuret har acklimatiserats i 15 minuter, ta bort djuret från cylindern och administrera fem milligram per kilo nyberedd L-dopamin eller L-DOPA i kombination med 12,5 milligram per kilo benserazid, subkutant. Sätt tillbaka djuret i cylindern och starta en timer för att spåra onormala ofrivilliga rörelser.Använd en videokamera för att spela in onormala ofrivilliga rörelser i 180 minuter efter injektionen, med 30 minuters intervall, för att utföra offline-poäng. Efter de sex observationsperioderna måste poängen ges under en till två minuters epoker och klassificeras som axiella, lemmar eller orolinguala. Se till att inte inkludera normala beteenden.Behandlingen med L-DOPA och benserazid ska fortsätta i tre veckor, en gång dagligen, från måndag till fredag. I den representativa tidskursanalysen visas poängen som tillämpas på axiella, lemmar och orolinguala onormala ofrivilliga rörelser under tre veckors kronisk L-DOPA-administrering. Det noterades att L-DOPA-inducerade, toppdos dyskinesier förekommer mellan 30 till 90 minuter, med en gradvis minskning efter 120 minuter efter injektion.Dessutom, summan av axiella, lem, och orolinguala onormala ofrivilliga rörelser presenterades på individer, poäng dagar och veckovis över tre veckor av kronisk L-DOPA administrering. Det onormala ofrivilliga rörelseprotokollet är vanligtvis för undersökning av nya terapeutiska verktyg med antidyskinetisk translationell potential.

Research

JoVE Journal

Biology

Ole Isacson: Development of New Therapies for Parkinson's Disease

Ole Isacson: utvecklingen av nya behandlingsmetoder för Parkinsons sjukdom

The Structure of Skilled Forelimb Reaching in the Rat: A Movement Rating Scale

Struktur av utbildad Forelimb Nå i Rat: förflyttning Rating Scale

Skilled reaching for food is an evolutionary ancient act and is displayed by many animal species, including those in the sister clades of rodents and ...

Application of a C. elegans Dopamine Neuron Degeneration Assay for the Validation of Potential Parkinson's Disease Genes

Tillämpning av en C. elegans Dopamin Neuron Degeneration-analys för validering av potentiella Parkinsons sjukdomsgener

Improvements to the diagnosis and treatment of Parkinson's disease (PD) are dependent upon knowledge about susceptibility factors that render populations ...

Implantation of Engineered Tissue in the Rat Heart

Implantation av vävnadstekniska i Rat hjärta

Rodent surgery is often an important component in assessing the utility of engineered tissues. A wide variety of surgical procedures can be performed in ...

Murine Model for Parkinson's Disease: from 6-OH Dopamine Lesion to Behavioral Test

Murina Modell för Parkinsons sjukdom: från 6-OH Dopamin skada som Behavioral Test

Parkinson's disease (PD) affects at least 6.5 million people worldwide, irrespective of gender, social, ethnic, economic, or geographic boundaries. Key ...

Quantification of &gamma;H2AX Foci in Response to Ionising Radiation

Quantification of &#947;H2AX Foci in Response to Ionising Radiation

Kvantifiering av γH2AX Foci som svar på joniserande strålning

DNA double-strand breaks (DSBs), which are induced by either endogenous metabolic processes or by exogenous sources, are one of the most critical DNA ...

Evaluation of the Spatial Distribution of &gamma;H2AX following Ionizing Radiation

Evaluation of the Spatial Distribution of &#947;H2AX following Ionizing Radiation

Utvärdering av den geografiska fördelningen av γH2AX efter joniserande strålning

An early molecular response to DNA double-strand breaks (DSBs) is phosphorylation of the Ser-139 residue within the terminal SQEY motif of the histone ...

Rat Mesentery Exteriorization: A Model for Investigating the Cellular Dynamics Involved in Angiogenesis

Rat krös exteriorisering: En modell för utredning av de cellulära Dynamics inblandade i angiogenes

Microvacular network growth and remodeling are critical aspects of wound healing, inflammation, diabetic retinopathy, tumor growth and other disease ...

Isolation of Ribosome Bound Nascent Polypeptides in vitro to Identify Translational Pause Sites Along mRNA

Isolation of Ribosome Bound Nascent Polypeptides in vitro to Identify Translational Pause Sites Along mRNA

Isolering av ribosom Bundna framväxande Polypeptider<em&gt; In vitro</em&gt; För att identifiera Translationell Paus webbplatser Längs mRNA

The rate of translational elongation is non-uniform. mRNA secondary structure, codon usage and mRNA associated proteins may alter ribosome movement on the ...

Using Caenorhabditis elegans as a Model System to Study Protein Homeostasis in a Multicellular Organism

Using Caenorhabditis elegans as a Model System to Study Protein Homeostasis in a Multicellular Organism

The folding and assembly of proteins is essential for protein function, the long-term health of the cell, and longevity of the organism. Historically, the ...