השימוש Rotorod כשיטה לניתוח איכותי של הליכה עכברוש
10 בדצמבר 2008
המבחן rotorod משמש כדי להעריך את מצב המנוע בתנועת הליכה של חמי פרקינסון חולדות אנלוגי.
בעל חיים קבוצת ביקורת נושא את משקלו באופן שווה על ארבע כפות רגליו, כאשר מיקום כפות הרגליים הוא ממש מחוץ לקו האמצע של הגוף. לעומת זאת, בעל חיים עם נגע OHDA נושא את מרבית משקלו על כף הרגל שנמצאת בצד של הנגע (ipsilateral). למעשה, הוא הולך בצליעה.
ראשו של בעל החיים בקבוצת הביקורת מורם גבוה ונמצא בתנועה בלתי סדירה תכופה. בעוד שבעל החיים שקיבל OHDA שש פעמים מחזיק את ראשו נמוך ובקיביעות, כף הרגל הנושאת משקל של בעל החיים בביקורת משתחררת במהירות ממוט הרוטור ומונשאת גבוה. כך האצבעות רחוקות באופן ברור מפני השטח של התוף, אצבעותיו פרושות לרוחבה, והן יוצרות מגע עם מוט הרוטור בתנועת ארפג'ו מאצבע חמישה עד אחת.
החיה שעברה טיפול ב-6-OHDA מקרבת את הכף הנגדית לנגע למשך זמן רב יותר לפני השחרור ומקדמת אותה לאט יותר. שימו לב כי היא מחזיקה את הכף נמוך, כאשר האצבעות גוררות לעיתים קרובות על פני התוף, דבר הפוגע במיקום (Placement). לקבוצת הביקורת יש פסיעה ארוכה יותר מאשר לחיה שעברה טיפול ב-6-OHDA, כאשר מיקום כף קדמית רביעית מתרחש רחוק יותר קדימה על התוף ושחרור כף אחורית מתרחש רחוק יותר לאחור.
שימו לב כי תנוחתו של החיה עם הנגע היא נוקשה, כאשר הראש מוחזק נמוך ובקיבוע. כף הרגל האחורית של קבוצת הביקורת בדרך כלל חופפת לכף הרגל הרביעית במהלך פסיעה מלאה במבט מהצד. כף הרגל של קבוצת הביקורת מורמת בבירור מה-roto rod, והאצבעות נוגעות במשטח התוף בתנועת ארפג'ו מאצבע חמישה עד אחת.
בבעלי החיים שקיבלו 6-OHDA, כף הרגל גוררת לעיתים קרובות על פני השטח של התוף, והאצבעות לעיתים קרובות אינן נפתחות לצורך הנחה, מה שגורם להן להתקפל תחת כף הרגל. בבעלי חיים של קבוצת הביקורת, בעוד הגפה האחורית דוחפת מהפני השטח של מוט הרוטור, כף הרגל מסתבבת כלפי חוץ. קיימת עלייה תואמת בחלק האחורי של החולדה בעת פריסת הרגל, בעוד שבבעלי חיים שקיבלו 6-OHDA כמעט ואין עלייה או שאין עלייה כלל במהלך אותו שלב של הפסעה. בעלי החיים של קבוצת הביקורת מניחים את כפות רגליהם האחוריות כאשר הבהונות נמצאות ממש מחוץ לציר מרכז הגוף.
כאשר הכף מגיעה לסוף הפסיעה, הכף מסתובבת החוצה בזמן שהחיה דוחפת את עצמה ממשטח התוף. שימו לב כי כפותיהם של ששת בעלי החייםtreated ב-OHDA ממוקמות במקביל לציר קו האמצע של הגוף, ואינן מסתובבות בסוף הפסיעה.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
בדיקת ה-rotarod משמשת להערכת המצב המוטורי בחולדות המהוות אנלוגיה למחלת פרקינסון המי-סייד (hemi-Parkinson). בדיקה זו מדגישה הבדלים בחלוקת המשקל ובדפוסי התנועה בין קבוצת הביקורת לבין בעלי חיים עם נגע OHDA.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- מדעי המוח
- ניתוח התנהגותי
- הערכת תפקוד מוטורי
רקע
- מבחן הרוטarod הוא שיטה סטנדרטית להערכת קואורדינציה מוטורית.
- חולדות שהן אנלוג להמי-פרקינסון משמשות כמודל לחקר מחלת הפרקינסון.
- פיזור המשקל ודפוסי התנועה הם מדדים קריטיים לתפקוד מוטורי.
- בעלי חיים מקבוצת הביקורת מראים התנהגות מוטורית תקינה, בעוד שבעלי חיים עם נגעים מראים תנועה לקויה.
מטרת המחקר
- להערכת ההשפעה של נגעי OHDA על התפקוד המוטורי בחולדות.
- להשוואת התפלגות המשקל ודפוסי התנועה בין קבוצת הביקורת לקבוצות הניסוי.
- לספק תובנות לגבי הגירעונות המוטוריים הקשורים למחלת הפרקינסון.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- מבחן Rotorod להערכת קואורדינציה מוטורית.
- מעקב אחר התפלגות המשקל על כפות הרגליים במהלך תנועה.
- השוואה של מיקום הראש ודפוסי תנועה בין הקבוצות.
- ניתוח של מיקום כפות הרגליים ביחס לקו האמצע של הגוף.
תוצאות עיקריות
- בעלי חיים בקבוצת הביקורת שומרים על פיזור משקל אחיד ומנח ראש גבוה.
- בעלי חיים עם נגע OHDA מראים נשיאת משקל על הכף ipsilateral לנגע.
- בעלי חיים בקבוצת הביקורת מראים תנועות לא עקביות, בעוד שבעלי חיים עם נגע מראים מיקום ראש יציב.
- דפוסי תנועת הכף נבדלים משמעותית בין קבוצת הביקורת לקבוצת הנגע.
מסקנות
- מבחן ה-rotorod מבדיל ביעילות בין התפקוד המוטורי של חולדות בקבוצת הביקורת לבין חולדות עם נגע OHDA.
- פיזור המשקל ודפוסי התנועה מספקים תובנות לגבי ליקויים מוטוריים.
- הממצאים תורמים להבנת המנגנונים של מחלת פרקינסון.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
ניתוח כמותי של ההליכה במודלים של מכרסמים תומך בתיקוף יעדים בשלב מוקדם על ידי חשיפת ליקויים מוטוריים תפקודיים הקשורים למודולציה של המסלול הדופמינרגי. בדיקת ה-rotorod מאפשרת הפחתת סיכונים מנגנונית של טיפולים במערכת העצבים המרכזית באמצעות מדידה אובייקטיבית וחוזרת של סימטריה בצעדים ואסימטריה בהנחת משקל. גישה זו מגבירה את הביטחון החזוי בסריקה פרה-קלינית על ידי תרגום פנוטיפים נוירו-התנהגותיים לסממנים ביולוגיים הניתנים להעברה עבור מודלים של מחלת פרקינסון.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: בוחן היפותזות טיפוליות באמצעות כימות של ליקוי בגפיים בצד הנגדי במודלים של מחסור חד-צדדי בדופמין.
- ערך תפעולי: מאפשר הבהרה של מסלולים באמצעות ניתוח פריים-אחרי-פריים של מיקום הכף והסימטריה בדחיפה.
- ערך ניבוי: תומך במיון תיקי פיתוח על ידי זיהוי פנוטיפים מוטוריים תלויי-מינון המנבאים מעורבות של המטרה.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מוכנות הבדיקה: מכין מערכות ביולוגיות שעברו תיקוף להערכת תרכובות באמצעות מדדי הליכה סטנדרטיים על פלטפורמה נעה.
- פלט כמותי: מייצר מדידות הניתנות לשחזור של אורך הצעד, סיבוב הכף והפריסה של האצבעות לסריקה בעלת תוכן גבוה.
- ניתן להרחבה (Scalability): תומך בשימוש חוזר בפלטפורמה על פני מודלים של נגעים וקבוצות טיפול עם שונות פרוצדורלית מינימלית.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מדמה גרעונות מוטוריים קונטרלטרליים המקבילים להמיפלגיה פרקינסונית לצורך התאמה של ביומרקרים תרגומיים.
- המשכיות פרה-קלינית: מגשר בין שלבי הגילוי והתיקוף על ידי לכידה של ירידה מוטורית פרוגרסיבית בחולדות עם נגע 6-OHDA.
- החלטות מותאמות סיכון: מספק מידע לקריטריונים של קידום באמצעות זיהוי אובייקטיבי של אסימטריה בשימוש בגפיים ונוקשות תנוחה.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
בדיקת הרוטורוד (rotarod) משמשת כגשר בין שלב הגילוי לשלב הפרה-קליני, ומאפשרת בדיקת היפותזות בבנייה מוקדמת של נוירופרמקולוגיה ותמיכה בזיהוי מועמדים פוטנציאליים (lead identification) באמצעות נקודות סיום מוטוריות כמותיות.
- ביולוגיה של גילוי: בוחנת השפעות מוטוריות ספציפיות למסלול על ידי השוואה בין תפקוד גפיים באותו צד (ipsilateral) לבין תפקוד גפיים בצד הנגדי (contralateral) במודלים של נגעים.
- סינון: מספקת סטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות מהירות תוף עקבית, מיקום בעלי החיים ולכידת נקודת סיום מבוססת וידאו.
- אנליזה: מספקת מדדים סטטיסטיים להשוואה, כגון מדד סימטריה של הצעד ויחס נשיאת משקל, לצורך ניתוח בין-קבוצתי.
- מחקר תרגומי: תואמת להערכות הליכה קליניות באמצעות מכניקת הליכה הומולוגית ומדדי אסימטריה.
- שימוש חוזר ארגוני: משמשת כפלטפורמה הניתנת לשימוש חוזר לצביון מוטורי (phenotyping) על פני מחלקות מטרה דופמינרגית, גלוטמטרגית ו-GABAergic.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית על ידי קישור נגעים נוירוכימיים לפנוטיפים מוטוריים מדידים.
- ערך תפעולי: מבטיח הדירות באמצעות רכישת וידאו סטנדרטית ודירוג התנהגותי עיוור.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות של "המשך/עצור" (go/no-go) על ידי זיהוי ליקויים מוטוריים דקים שאינם נתפסים בסריקות מוטוריות כלליות.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מועמדים למערכת העצבים המרכזית (CNS) המותאם לסיכון, בהתבסס על התאוששות או הידרדרות מוטורית תפקודית.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בטיפול במכרסמים, בניתוח תנועה מבוסס וידאו ובהערכה התנהגותית עיוורת.
- תלוי בתשתית וידאו במהירות גבוהה ובתוכנה למעקב תנועה לצורך ניתוח קינמטי פרימרה-פרימרה.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית של אימות הנגע, כיול מהירות התוף ועקביות בזווית הצפייה.
- כולל שיקולי התאמה בעת תרגום ביצועי rotorod למערכות הליכה על מסילה או על הקרקע.
- מוגבל על ידי מכניקת הליכה תלוית-מין ועשוי שלא ללכוד באופן מלא ליקויים מוטוריים עדינים בשרירי הגפיים הדיסטליים.
