ALSのSOD1-G93Aマウスモデルにおける疾患進行を評価するためのクイック表現型の神経学的スコアリングシステム
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
1990年代半ばにおけるその開発SOD1-G93Aトランスジェニックマウスモデルは、筋萎縮性側索硬化症（ALS）1の最も広く使用される動物モデルとなっている以来。このトランスジェニックマウスモデルは、遺伝的に、アミノ酸93（G93A）のアラニンへの変異ALS関連グリシンを保有する人のCu / Znのスーパーオキシドジスムターゼ1（SOD1）遺伝子の変異型を過剰発現するように設計されました。 G93A変異を一括メイク家族性ALS症例2の約1/5 SOD1遺伝子の多くの変異の一つです。
ALSとの明らかな遺伝的リンクに加えて、このような運動ニューロンの損失、進行性の筋力低下や萎縮などのヒトでALSの病理学的特徴の多くを再現するため、SOD1-G93Aモデルは、最終的に、ALS創薬研究の主力となっています麻痺と死3。多くの場合、トランスジェニック動物モデルの場合と同様にかかわらず、固有の双方向性がありますSOD1-G93Aマウスに関連する学的変動。スコットら 。少なくとも24ごみをマッチさせた男女バランスのマウスのコホートは、4生物学的変動によって作成されたノイズを克服するために、薬剤の有効性の研究のデザインに必要とされていることを確認しました。攻撃的な疾患の進行、毎日モニタリングの必要性と組み合わせたこれらの研究に必要な動物の多くは、神経筋強度および機能を測定するための精巧な、時間がかかり、潜在的にストレスの多い技術の使用を禁止する（例えば、筋電、握力、回転棒、等）。代わりに、それは確実に迅速な方法でSOD1-G93Aマウスの神経筋機能を評価するin vivoでのスクリーニングツールの必要性を強調しています。
ALS TDIでプロトコルが平均でマウスあたり30秒未満でSOD1-G93Aマウスの神経筋機能の信頼性の評価が可能になるように開発されました。このプロトコルのencompaプレスで、ビデオでは、この報告書に記載されている単純な神経学的スコアリングシステム（NeuroScore）を使用して、後肢機能のSSES毎日評価。後肢の赤字が最も早く、SOD1-G93Aマウス5,6における疾患の神経学的兆候を報告しているためNeuroScoreは、後肢の機能に焦点を当てています。さらに、ALS TDIが開発したプロトコルは、不全麻痺（わずかなまたは部分的な麻痺）の発症の公平な評価を提供する麻痺の進行および重症度、それが疾患の進行における薬剤誘発性の変化を識別するのに十分な感度です。
Protocol
Representative Results
Discussion
本稿では、適切に適用された場合、迅速かつ簡単にビデオプロトコルを記述し、確実にSOD1-G93Aマウスにおける疾患の進行を評価し、薬物誘発性の変化を識別することができます。別のグループは、SOD1-G93Aマウス8〜10のための表現型のスコアリングシステムを開発してきたが、それらは多くの場合、手続きに十分な詳細を提供し、レプリケーションのために不十分であるしないでくだ?…
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).
