שיטת ניקוד מהירה פנוטיפי נוירולוגיות להערכת מחלת התקדמות בSOD1-G93A מודל העכבר של ALS
Summary
This video protocol describes a sensitive, reliable, and quick method for evaluating the neuromuscular deficits in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.
Abstract
The SOD1-G93A transgenic mouse is the most widely used animal model of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). At ALS TDI we developed a phenotypic screening protocol, demonstrated in video herein, which reliably assesses the neuromuscular function of SOD1-G93A mice in a quick manner. This protocol encompasses a simple neurological scoring system (NeuroScore) designed to assess hindlimb function. NeuroScore is focused on hindlimb function because hindlimb deficits are the earliest reported neurological sign of disease in SOD1-G93A mice. The protocol developed by ALS TDI provides an unbiased assessment of onset of paresis (slight or partial paralysis), progression and severity of paralysis and it is sensitive enough to identify drug-induced changes in disease progression. In this report, the combination of a detailed manuscript with video minimizes scoring ambiguities and inter-experimenter variability thus allowing for the protocol to be adopted by other laboratories and enabling comparisons between studies taking place at different settings. We believe that this video protocol can serve as an excellent training tool for present and future ALS researchers.
Introduction
מאז הפיתוח שלה באמצע שנתי ה -1990 דגם העכבר מהונדס SOD1-G93A היה מודל החיה הנפוצה ביותר של מחלת ניוון (ALS) 1. מודל עכבר מהונדס זה מהונדס גנטי לביטוי יתר טופס מוטציה של גן סופראוקסיד דיסמוטאז Cu / Zn האנושי 1 (SOD1) חסת גליצין קשור-ALS למוטצית אלאנין בחומצת אמינו 93 (G93A). המוטציה G93A היא אחד של מוטציות רבות בגן SOD1 שהאיפור באופן קולקטיבי כחמישית ממקרי ה- ALS המשפחתיים 2.
מודל SOD1-G93A הפך סוס עבודה מחקר לפיתוח תרופות ALS כי בנוסף לקשר הגנטי הברור שלה לALS, היא דומה רבות של התכונות פתולוגיים של ALS בבני אדם כגון אובדן מוטורי נוירון, חולשת שרירים מתקדמת וניוון, עם סופו של דבר שיתוק ומוות 3. אם כי, כפי שקורה לעתים קרובות עם מודלים של בעלי חיים מהונדסים, יש דו טבועהשתנות ological קשורות עם SOD1 לעכברים-G93A. סקוט ואח '. קבע כי קבוצות של לפחות 24 עכברי מין מאוזן בהתאמה המלטה יש צורך במחקר עיצובי סמים יעילות כדי להתגבר על הרעש שנוצר על ידי השונות הביולוגיות 4. המספר הגדול של בעלי חיים הנדרשים במחקרים אלה, בשילוב עם התקדמות המחלה האגרסיבית ואת הצורך בניטור יומי אוסר על השימוש בטכניקות משוכללות, גוזל זמן ופוטנציאל דחק למדידת כוח ותפקוד עצבית-שרירית (לדוגמא, electromyography, כוח אחיזה, rotorod , וכיוצא בזה.). במקום זאת, הוא מדגיש את הצורך בin vivo כלי הקרנה שבאופן מהימן מעריך את התפקוד העצבית-שרירית של SOD1 לעכברים-G93A באופן מהיר.
בALS TDI פרוטוקול פותח שמאפשר ההערכה אמינה של התפקוד העצבית-שרירית של SOD1 לעכברים-G93A בפחות מ -30 שניות לכל עכבר בממוצע. encompa פרוטוקול זהsses הערכה יומית של פונקצית hindlimb באמצעות מערכת פשוטה נוירולוגיות ניקוד (NeuroScore) אשר מתוארת בדוח זה בעיתונות ובוידאו. על תפקוד hindlimb NeuroScore מתמקד בגלל גירעונות hindlimb הם המוקדם ביותר שדווחו סימן נוירולוגיות של מחלה בעכברי SOD1-G93A 5,6. יתר על כן, הפרוטוקול שפותח על ידי ALS TDI מספק הערכה בלתי מוטה של תחילת paresis (שיתוק קל או חלקי), התקדמות והחומרה של שיתוק והוא רגיש מספיק כדי לזהות שינויים בהשפעת סמים בהתקדמות מחלה.
Protocol
Representative Results
Discussion
בדו"ח זה, אנו מתארים פרוטוקול וידאו מהיר ופשוט, שאם מיושם כהלכה, מסוגל באופן מהימן הערכת התקדמות המחלה בעכברי SOD1-G93A וזיהוי שינויים בהשפעת סמים. בעוד קבוצות שונות פיתחו מערכות ניקוד פנוטיפי לSOD1 לעכברי G93A-8-10, הם לעתים קרובות לא מספקים פרטים מספיקים על ההליך ואי?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to acknowledge Beth Levine for critically reviewing the manuscript, Valerie Tassinari for developing the genotyping protocol, and Matt Ferola and Carlos Maya for their exceptional animal care.
Materials
| B6SJLTgN(SOD1G93A)1Gur strain | The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME | 002726 | Strain of mice used in this study |
| Breeders | Biomedical Research Models, Inc., Worcester, MA | Colony maintainance | |
| Scale | Navigator OHAUS, Parsippany, NJ | Model N14120 | Used to weigh mice |
| Nutra-GelH | Bio-Serv, Flemington, NJ | #S4798 | Wet food provided to sick mice |
| Irradiated Lab Animal Diet | Harlan, Indianapolis, IN | 2918-111914M | Chow diet |
| Lab-grade Sani-chips | Harlan Teklad, Indianapolis, IN | 7090 | Bedding |
| JMPH | SAS Institute, Inc., SAS Campus Drive, Cary, NC | v10.0.2 | Statistical software |
| Microsoft Excel | Microsoft, One Microsoft Way, Redmond, WA | Excel 2013 (v 15.0) | Spreadsheet software |
| GraphPad Prism 5 | GraphPad software Inc., La Jolla, CA | v5.4 | Graphing software |
| Mouse Huts | Bio-Serv, Flemington, NJ | K3272 | For environmental enrichment |
References
- Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264 (5166), 1772-1775 (1994).
- Rosen, D. R., et al. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis. Nature. 362 (6415), 59-62 (1993).
- Gurney, M. E. The use of transgenic mouse models of amyotrophic lateral sclerosis in preclinical drug studies. J Neurol Sci. 152, Suppl. 1 (6415), (1997).
- Scott, S., et al. Design, power, and interpretation of studies in the standard murine model of ALS. Amyotroph Lateral Scler. 9 (1), 4-15 (2008).
- Hegedus, J., Putman, C. T., Gordon, T. Time course of preferential motor unit loss in the SOD1 G93A mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Neurobiol. Dis. 28 (2), 154-164 (2007).
- Gordon, T., Ly, V., Hegedus, J., Tyreman, N. Early detection of denervated muscle fibers in hindlimb muscles after sciatic nerve transection in wild type mice and in the G93A mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Neurol. Res. 31 (1), 28-42 (2009).
- Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264 (5166), 1772-1775 (1994).
- Kim, K., Moore, D. H., Makriyannis, A., Abood, M. E. AM1241, a cannabinoid CB2 receptor selective compound, delays disease progression in a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Eur. J. Pharmacol. 542 (1-3), 1-3 (2006).
- Weydt, P., Hong, S. Y., Kliot, M., Moller, T. Assessing disease onset and progression in the SOD1 mouse model of ALS. Neuroreport. 14 (7), 1051-1054 (2003).
- Azari, M. F., et al. Behavioural and anatomical effects of systemically administered leukemia inhibitory factor in the SOD1(G93A G1H) mouse model of familial amyotrophic lateral sclerosis. Brain Res. 982 (1), 92-97 (2003).
- Guan, Y., et al. Thiazolidinediones expand body fluid volume through PPARgamma stimulation of ENaC-mediated renal salt absorption. Nat. Med. 11 (8), 861-866 (2005).
- Savcheniuk, O. A., et al. The effect of probiotic therapy on development of experimental obesity in rats caused by monosodium glutamate. Fiziol. Zh. 60 (2), 63-69 (2014).
- Smittkamp, S. E., Brown, J. W., Stanford, J. A. Time-course and characterization of orolingual motor deficits in B6SJL-Tg(SOD1-G93A)1Gur/J mice. Neuroscience. 151 (2), 613-621 (2008).
- C, M., Gurney, M. E. A low expressor line of transgenic mice carrying a mutant human Cu,Zn superoxide dismutase (SOD1) gene develops pathological changes that most closely resemble those in human amyotrophic lateral sclerosis. Acta Neuropathol. 93 (6), 537-550 (1997).
- Wegorzewska, I., Baloh, R. H. TDP-43-based animal models of neurodegeneration: new insights into ALS pathology and pathophysiology. Neurodegener. Dis. 8 (4), 262-274 (2011).
- Hatzipetros, T., et al. C57BL/6J congenic Prp-TDP43A315T mice develop progressive neurodegeneration in the myenteric plexus of the colon without exhibiting key features of ALS. Brain Res. 1584, 59-72 (2014).
