Wykorzystanie rotarod jako metody jakościowej analizy chodu u szczura
10 grudnia 2008
Test rotarod jest wykorzystywany do oceny stanu motorycznego w ruchu chodu u szczurów w modelu hemi-Parkinsona.
Zwierzę kontrolne rozkłada ciężar ciała równomiernie na wszystkie cztery łapy, a ich ułożenie znajduje się tuż poza linią środkową ciała. W przeciwieństwie do niego, zwierzę z uszkodzeniem wywołanym przez 6-OHDA przenosi większość ciężaru ciała na łapę po stronie ipsilateralnej względem uszkodzenia. W efekcie porusza się kulejąc.
Głowa zwierzęcia kontrolnego jest uniesiona wysoko i wykazuje częste, nieregularne ruchy. Podczas gdy zwierzę z podaniem sześciu dawek OHDA trzyma głowę nisko i stabilnie, łapa obciążeniowa zwierzęcia kontrolnego szybko odrywa się od obrotowego pręta i jest uniesiona wysoko. W ten sposób palce znajdują się wyraźnie nad powierzchnią bębna, są szeroko rozstawione i kontaktują się z obrotowym prętem w ruchu kaskadowym, od palca piątego do pierwszego.
Zwierzę po podaniu 6-OHDA trzyma łapę przeciwległą do miejsca zmiany dłużej przed jej uniesieniem i przesuwa ją wolniej. Należy zauważyć, że trzyma łapę nisko, a palce często szorują po powierzchni bębna, co pogarsza precyzję stawiania łapy. Zwierzę z grupy kontrolnej wykazuje dłuższy krok niż zwierzę po podaniu 6-OHDA, przy czym stawianie przedniej łapy następuje dalej przed bębnem, a uniesienie tylnej łapy – dalej za nim.
Należy zauważyć, że postawa zwierzęcia z uszkodzeniem jest sztywna, z głową trzymaną nisko i stabilnie. Tylna łapa zwierzęcia kontrolnego zazwyczaj nakłada się na przednią łapę podczas pełnego kroku w widoku bocznym. Łapa grupy kontrolnej jest uniesiona wyraźnie nad rotorodem, a palce stykają się z powierzchnią bębna w ruchu kaskadowym od palca piątego do pierwszego.
Łapa zwierząt z grupy 6-OHDA często szura po powierzchni bębna, a palce często nie rozwierają się przed postawieniem, co powoduje ich podwijanie się pod łapę. W przypadku zwierzęcia z grupy kontrolnej, gdy kończyna tylna odpycha się od powierzchni obraczącego się pręta, łapa rotuje na zewnątrz. Wraz z wyprostem nogi następuje odpowiadający temu unoszenie tylnej części ciała szczura, podczas gdy w tej samej fazie kroku zwierzęcia z grupy 6-OHDA uniesienie to jest niewielkie lub nie występuje. Zwierzę z grupy kontrolnej stawia tylne łapy tak, aby palce znajdowały się tuż poza osią środkową ciała.
W momencie, gdy łapa osiąga koniec kroku, obraca się na zewnątrz, podczas gdy zwierzę odpycha się od powierzchni bębna. Należy zauważyć, że łapy sześciu zwierząt z grupy OHDA są ustawione równolegle do osi środkowej ciała i nie obracają się na koniec kroku.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Test rotarod jest wykorzystywany do oceny stanu motorycznego u szczurów z analogiem hemi-Parkinsona. Test ten uwypukla różnice w rozkładzie masy i wzorcach ruchu pomiędzy zwierzętami kontrolnymi a zwierzętami z uszkodzeniem wywołanym przez OHDA.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Analiza behawioralna
- Ocena funkcji motorycznych
Wprowadzenie
- Test rotarod jest standardową metodą oceny koordynacji ruchowej.
- Szczury w analogu hemi-Parkinsona służą jako model do badania choroby Parkinsona.
- Rozkład masy ciała i wzorce ruchowe są krytycznymi wskaźnikami funkcji motorycznych.
- Zwierzęta z grupy kontrolnej wykazują prawidłowe zachowanie ruchowe, podczas gdy zwierzęta z uszkodzeniem wykazują zaburzenia ruchu.
Cel badania
- Ocena wpływu uszkodzeń wywołanych przez OHDA na funkcje motoryczne u szczurów.
- Porównanie rozkładu masy ciała i wzorców ruchu pomiędzy grupą kontrolną a eksperymentalną.
- Przedstawienie informacji na temat deficytów motorycznych związanych z chorobą Parkinsona.
Zastosowane metody
- Test rotarod do oceny koordynacji ruchowej.
- Obserwacja rozkładu masy ciała na łapach podczas ruchu.
- Porównanie ułożenia głowy i wzorców ruchowych pomiędzy grupami.
- Analiza ustawienia łap względem linii środkowej ciała.
Główne wyniki
- Zwierzęta kontrolne utrzymują równomierny rozkład masy ciała i wysoką postawę głowy.
- Zwierzęta z lesionem OHDA wykazują obciążenie łapy po stronie ipsilateralnej do uszkodzenia.
- Zwierzęta kontrolne wykazują nieregularne ruchy, podczas gdy zwierzęta z lesionem mają stabilne ułożenie głowy.
- Wzorce ruchów łap różnią się znacząco pomiędzy grupą kontrolną a grupą z lesionem.
Wnioski
- Test rotarod skutecznie różnicuje funkcje motoryczne u szczurów kontrolnych i szczurów z uszkodzeniami wywołanymi przez OHDA.
- Rozkład masy ciała i wzorce ruchu dostarczają informacji na temat deficytów motorycznych.
- Wyniki przyczyniają się do zrozumienia mechanizmów choroby Parkinsona.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ilościowa analiza chodu w modelach gryzoni wspiera walidację celów terapeutycznych na wczesnym etapie, ujawniając funkcjonalne deficyty motoryczne powiązane z modulacją szlaku dopaminergicznego. Test rotarod umożliwia mechanistyczną redukcję ryzyka w rozwoju leków na OUN dzięki obiektywnemu i powtarzalnemu pomiarowi symetrii kroków oraz asymetrii obciążenia kończyn. Podejście to zwiększa wiarygodność prognostyczną w badaniach przesiewowych przedklinicznych, przekształcając fenotypy neurobehawioralne w przekładalne biomarkery dla modeli choroby Parkinsona.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Weryfikacja hipotez terapeutycznych poprzez kwantyfikację upośledzenia kończyny przeciwstawnej w modelach jednostronnego niedoboru dopaminy.
- Wartość operacyjna: Umożliwienie wyjaśnienia przebiegu procesów poprzez analizę klatka po klatce rozmieszczenia łap i symetrii napędu.
- Wartość prognostyczna: Wsparcie selekcji projektów w portfolio poprzez identyfikację zależnych od dawki fenotypów motorycznych, pozwalających przewidzieć stopień oddziaływania na cel molekularny.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Gotowość do analizy: Przygotowanie zwalidowanych systemów biologicznych do oceny związków za pomocą zestandaryzowanych metryk kroków na ruchomej platformie.
- Wyniki ilościowe: Generowanie powtarzalnych pomiarów długości kroku, rotacji łapy oraz rozstawu palców do wysokoprzepustowych badań przesiewowych.
- Skalowalność: Możliwość ponownego wykorzystania platformy w różnych modelach zmian chorobowych i grupach terapeutycznych przy minimalnej zmienności proceduralnej.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie dla choroby: Modeluje przeciwległe deficyty motoryczne analogiczne do hemiplegii parkinsonowskiej w celu dopasowania translacyjnych biomarkerów.
- Ciągłość przedkliniczna: Łączy etap odkrywania i walidacji poprzez rejestrację postępującego pogorszenia funkcji motorycznych u szczurów z uszkodzeniami indukowanymi 6-OHDA.
- Decyzje skorygowane o ryzyko: Dostarcza kryteriów do dalszego rozwoju badań poprzez obiektywne wykrywanie asymetrii w użyciu kończyn oraz sztywności posturalnej.
Integracja potoku i przepływu pracy
Test rotarod służy jako pomost między fazą odkryć a badaniami przedklinicznymi, umożliwiając weryfikację hipotez we wczesnej neurofarmakologii oraz wspierając identyfikację związków wiodących poprzez mierzalne punkty końcowe funkcji motorycznych.
- Biologia odkrywcza: Testuje specyficzne dla ścieżek efekty motoryczne poprzez porównanie funkcji kończyn ipsilateralnych i kontralateralnych w modelach uszkodzeń.
- Przesiewanie: Zapewnia standaryzację testu dzięki stałej prędkości bębna, odpowiedniemu ustawieniu zwierzęcia i rejestracji punktów końcowych za pomocą wideo.
- Analityka: Dostarcza porównywaczy statystycznych, takich jak indeks symetrii kroku i stosunek obciążenia kończyn, do analizy międzygrupowej.
- Badania translacyjne: Jest zgodna z klinicznymi ocenami chodu dzięki homologicznej mechanice stawiania kroków i metrykom asymetrii.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Służy jako wielokrotnego użytku platforma do fenotypowania motorycznego w klasach celów dopaminergicznych, glutaminergicznych i GABAergicznych.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Redukuje niejednoznaczność mechanistyczną poprzez powiązanie zmian neurochemicznych z mierzalnymi fenotypami motorycznymi.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalność dzięki standaryzowanemu pozyskiwaniu nagrań wideo oraz ślepej ocenie behawioralnej.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) poprzez wykrywanie subtelnych deficytów motorycznych, których nie wykazują ogólne badania sprawności ruchowej.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację kandydatów na leki działające w OUN z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o funkcjonalną regenerację lub pogorszenie funkcji motorycznych.
Uwagi dotyczące implementacji
- Wymaga doświadczenia w pracy z gryzoniami, analizie ruchu w oparciu o wideo oraz ślepej ocenie behawioralnej.
- Zależny od infrastruktury wideo o wysokiej prędkości oraz oprogramowania do śledzenia ruchu w celu przeprowadzenia kinematycznej analizy klatka po klatce.
- Wymaga standaryzacji w obrębie zespołu w zakresie weryfikacji uszkodzeń, kalibracji prędkości bębna oraz spójności punktu widzenia.
- Wiąże się z koniecznością uwzględnienia adaptacji przy przenoszeniu wyników z rotorodu na systemy bieżni lub analizy chodu w warunkach naturalnych.
- Ograniczony przez specyficzną dla gatunku mechanikę chodu; może nie w pełni odzwierciedlać subtelnych deficytów motorycznych w obrębie dystalnej muskulatury kończyn.
