Использование Rotorod как метод Качественный анализ Прогулка по Крыса
10 декабря 2008 г.
Rotorod тест используется для оценки состояния двигателя в ходьбе движение геми-Паркинсона крыс аналога.
Контрольное животное равномерно распределяет вес на все четыре лапы, при этом лапы располагаются чуть шире средней линии тела. Напротив, животное с повреждением, вызванным 6-OHDA, переносит большую часть веса на лапу, расположенную ипсилатерально по отношению к очагу поражения. Фактически, оно передвигается хромая.
Контрольное животное держит голову высоко и совершает частые беспорядочные движения. В то время как животное с введением OHDA держит голову низко и неподвижно, опорная лапа контрольного животного быстро отрывается от вращающегося стержня и поднимается высоко. Таким образом, пальцы находятся далеко от поверхности барабана, они широко расставлены и касаются вращающегося стержня последовательно, от пятого к первому пальцу.
Животное с введением 6-OHDA дольше удерживает лапу, противоположную стороне поражения, перед ее отрывом, и переносит ее медленнее. Обратите внимание, что лапа переносится низко, при этом пальцы часто волочатся по поверхности барабана, что нарушает точность постановки лапы. Контрольное животное имеет более длинный шаг, чем животное с введением 6-OHDA: постановка передней лапы происходит дальше вперед по барабану, а отрыв задней лапы — дальше назад.
Обратите внимание, что поза животного с повреждением характеризуется ригидностью, при этом голова опущена и зафиксирована. При полном шаге, видимом сбоку, задняя лапа контрольного животного обычно перекрывает переднюю. Лапа контрольного животного приподнимается над ротородом, пальцы касаются поверхности барабана, совершая переборные движения от пятого к первому пальцу.
Лапа животных с введением 6-OHDA часто волочится по поверхности барабана, а пальцы часто не раскрываются для постановки, в результате чего они подгибаются под лапу. В то время как у контрольных животных при отталкивании задней конечностью от поверхности роторного стержня лапа поворачивается наружу. При этом наблюдается соответствующий подъем задней части тела крысы по мере выпрямления ноги, тогда как в той же фазе шага животных с введением 6-OHDA подъем выражен слабо или отсутствует. Контрольное животное ставит задние лапы так, чтобы пальцы находились чуть за пределами срединной оси тела.
Когда лапа достигает конца шага, она разворачивается наружу в момент отталкивания животного от поверхности барабана. Обратите внимание, что лапы шести животных группы OHDA расположены параллельно срединной оси тела и не разворачиваются в конце шага.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
Тест на ротороде используется для оценки моторного статуса у крыс с моделью одностороннего паркинсонизма. Данный тест позволяет выявить различия в распределении веса и характере движений между контрольной группой и животными с поражением, вызванным OHDA.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Поведенческий анализ
- Оценка двигательной функции
Теоретические основы
- Тест на ротароде является стандартным методом оценки моторной координации.
- Крысы с имитацией гемипаркинсонизма служат моделью для изучения болезни Паркинсона.
- Распределение веса и характер движений являются критическими показателями моторной функции.
- Контрольные животные демонстрируют нормальное моторное поведение, в то время как животные с повреждением показывают нарушение движений.
Цель исследования
- Оценить влияние повреждений, вызванных OHDA, на двигательную функцию крыс.
- Сравнить распределение веса и характер движений в контрольной и экспериментальной группах.
- Изучить двигательный дефицит, связанный с болезнью Паркинсона.
Используемые методы
- Тест на ротароде для оценки моторной координации.
- Наблюдение за распределением веса на лапах во время движения.
- Сравнение положения головы и паттернов движения между группами.
- Анализ постановки лап относительно средней линии тела.
Основные результаты
- Контрольные животные сохраняют равномерное распределение веса и высокое положение головы.
- У животных с повреждением, вызванным OHDA, наблюдается опора на лапу, ипсилатеральную месту повреждения.
- Контрольные животные демонстрируют беспорядочные движения, в то время как животные с повреждением имеют стабильное положение головы.
- Паттерны движений лап значительно различаются между контрольной группой и группой с повреждением.
Выводы
- Тест на ротароде эффективно позволяет дифференцировать моторные функции у крыс контрольной группы и крыс с повреждением, вызванным OHDA.
- Распределение веса и характер движений позволяют получить представление о моторном дефиците.
- Полученные результаты способствуют пониманию механизмов развития болезни Паркинсона.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Количественный анализ походки на моделях грызунов способствует валидации мишеней на ранних этапах, выявляя функциональный моторный дефицит, связанный с модуляцией дофаминергических путей. Тест на ротароде позволяет снизить механистические риски при разработке препаратов для ЦНС за счет объективного и воспроизводимого измерения симметрии шага и асимметрии распределения веса. Такой подход повышает прогностическую достоверность доклинического скрининга, переводя нейроповеденческие фенотипы в трансляционные биомаркеры для моделей болезни Паркинсона.
Стратегические применения в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичное обнаружение и валидация мишени
- Научная ценность: Позволяет проверять терапевтические гипотезы путем количественной оценки нарушений функций противоположной конечности в моделях одностороннего истощения дофамина.
- Практическая ценность: Обеспечивает уточнение механизмов действия посредством покадрового анализа постановки лап и симметрии толчков.
- Прогностическая ценность: Способствует отбору наиболее перспективных препаратов за счет выявления дозозависимых моторных фенотипов, свидетельствующих о взаимодействии с мишенью.
Скрининг и разработка анализа
- Готовность анализа: Подготовка валидированных биологических систем для оценки соединений с использованием стандартизированных показателей шага на движущейся платформе.
- Количественные результаты: Получение воспроизводимых измерений длины шага, ротации лапы и раздвижения пальцев для высокопроизводительного скрининга.
- Масштабируемость: Возможность повторного использования платформы для различных моделей повреждений и групп лечения при минимальной процедурной вариабельности.
Трансляционные и доклинические исследования
- Значимость для заболевания: Моделирует контралатеральный моторный дефицит, аналогичный паркинсоническому гемиплегическому состоянию, для согласования трансляционных биомаркеров.
- Доклиническая преемственность: Обеспечивает переход от этапа поиска к валидации путем фиксации прогрессирующего снижения двигательной активности у крыс с повреждением 6-OHDA.
- Решения с учетом рисков: Определяет критерии дальнейшего продвижения исследования на основе объективного выявления асимметрии использования конечностей и постуральной ригидности.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Тест на ротароде служит связующим звеном между этапом поиска и доклиническими исследованиями, позволяя проверять гипотезы в ранней нейрофармакологии и способствуя идентификации перспективных соединений с помощью количественных показателей двигательной активности.
- Фундаментальная биология: Тестирование специфических для конкретного пути моторных эффектов путем сравнения функций ипсилатеральных и контралатеральных конечностей в моделях поражения.
- Скрининг: Обеспечение стандартизации анализа за счет постоянной скорости вращения барабана, фиксированного положения животного и видеофиксации конечных точек.
- Аналитика: Предоставление статистических показателей, таких как индекс симметрии шага и коэффициент распределения веса, для проведения анализа между группами.
- Трансляционные исследования: Соответствие клиническим методам оценки походки благодаря гомологичной механике шага и метрикам асимметрии.
- Корпоративное повторное использование: Возможность использования в качестве универсальной платформы для моторного фенотипирования при исследовании дофаминергических, глутаматергических и ГАМК-ергических мишеней.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: снижает механистическую неопределенность путем установления связи между нейрохимическими поражениями и количественно определяемыми моторными фенотипами.
- Операционная ценность: обеспечивает воспроизводимость за счет стандартизированного сбора видеоданных и «слепого» оценивания поведения.
- Стратегическая ценность: улучшает принятие решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) за счет выявления тонких моторных дефицитов, которые не обнаруживаются при общем скрининге двигательных функций.
- Влияние на портфель проектов: позволяет проводить приоритезацию кандидатов для терапии ЦНС с учетом рисков, основываясь на функциональном восстановлении или ухудшении двигательных функций.
Особенности реализации
- Требуется опыт работы с грызунами, проведения видеоанализа движений и «слепой» оценки поведения.
- Зависит от наличия инфраструктуры для высокоскоростной видеосъемки и программного обеспечения для трекинга движений с целью покадрового кинематического анализа.
- Необходима межгрупповая стандартизация верификации повреждений, калибровки скорости вращения барабана и единообразие ракурсов съемки.
- Требуется учет особенностей адаптации при переносе показателей теста «ротарод» на беговые дорожки или системы анализа походки по поверхности.
- Ограничено видоспецифической механикой походки и может не в полной мере отражать тонкие двигательные дефициты в мускулатуре дистальных отделов конечностей.
