Evaluation des sensomotorischen Defizites nach milder cerebraler Ischämie in der Maus

Abstract

Zweck der Arbeit war es, das Wissen über die Verhaltenstestung in der Maus nach Schlaganfall zu erweitern und zu konsolidieren. Die folgenden Ziele waren dabei vorrangig: 1. Charak- terisierung des sensomotorischen Defizites und seiner Erholung im Langzeitverlauf nach 30-minütigem MCA-Verschluss, 2. Etablierung neuer bzw. verbesserter Testverfahren mit besserer Langzeitsensitivität oder klinischer Relevanz, 3. Standardisierung und Optimisierung der Testmethoden. In der Summe sollte uns unsere Arbeit ermöglichen, begründete Aussagen darüber zu treffen, welches der richtige Verhaltenstest für den jeweiligen Zeitpunk und das zu untersuchende Defizit ist, um damit die Entscheidung darüber, welche Verhaltenstests nach Schlaganfall durchgeführt werden, auf eine experimentell validierte Basis zu stellen. Wir führten daher eine umfassende Charakterisierung des sensomotorischen Defizi- tes im Langzeitverlauf nach 30-minütigem proximalen MCA-Verschluss (MCAo) bei der Maus durch. Es ist dies das Modell eines milden ischämischen Schadens und für die Evaluation von langfristigen Reperaturmechanismen gut geeignet. Aufgrund des nur sehr geringfügigen längerfristigen funktionellen Defizites werden für die Verhaltenstestung je- doch besonders sensitive Testverfahren benötigt. Zwei Kohorten von C57Bl/6N Mäusen wurden in zwei Batterien von Verhaltenstests in definierten Zeitabständen über bis zu 28 Tage untersucht. Im Kurzzeitintervall von 1-2 Wochen erwiesen sich “Pole Test” und, mit einigen Einschränkungen, der “Rotarod” als gut geeignete Tests von motorischer Stärke und Koordination. Die bereits etablierten Langzeittests “Corner Test” und “Adhesive Removal Test” zeigten auch im 30-minütigen MCAo-Modell eine gute Sensitivität über bis zu vier Wochen. Da der “Corner Test” unter einigen methodischen Problemen wie der subjektiven Versuchsauswertung und der geringen Anzahl von Testversuchen pro Tier leidet, entwickelten wir das “Corner Rotation” – Paradigma. Dieser Test bewährte sich als ein einfacher, objektiver und langfristig sensitiver Test speziell der posturalen Asymmetrie. Ferner führten wir mit dem “Bowl Test” ein alternatives automatisiertes Testverfahren für die langfristige Evaluation von posturalen Asymmetrien nach Schlaganfall ein. Mit dem “Paw Preference Test” und dem “Catwalk” - System konnten wir des weiteren zwei Testverfahren für die Evaluation von klinisch besonders relevanten Defiziten, nämlich Feinmotorik- respektive Gangstörung, etablieren. Insbesondere die Analyse des Gangbildes nach MCAo mithilfe des “Catwalk”-Systems stellt die erste umfassende Beschreibung dieses Testverfahrens im Langzeitverlauf nach MCAo in der Maus dar und zeigt sowohl die Schwierigkeiten wie auch das Potential dieses neuartigen Systems. In Zusammenschau unserer Ergebnisse empfehlen wir im 30-minütigen MCAo-Modell für die Routineanwendung den “Pole Test” als primären Test für kurzfristige motorische Defizite, ergänzt durch “Corner” oder “Corner Rotation” Test im Langzeitverlauf. Für die Evaluation sensorischer Defizite im Langzeitverlauf ist der “Adhesive Removal Test” ge- eignet. Weiter vervollständigt werden kann die sensomotorische Testbatterie durch “Paw Preference Test” “Catwalk” für die Evaluation von Feinmotorik und Gang.

Evaluation of functional outcome over the course of several weeks after ischemia is a key component in improving the clinical relevance of experimental stroke studies. Using a battery of behavioral tests, we characterized functional outcome in mice over 4 weeks following 30min of proximal middle cerebral artery occlusion (MCAo). We evaluated rotarod, chimney, pole and cylinder tests to assess short term functional deficits in a transient stroke model which induces infarcts mainly in the striatum. The corner test, adhesive removal test, cylinder test, catwalk, paw preference test and novel tests of rotation were evaluated for long-term functional outcome. Rotarod detected deficits within the first week and pole test was reliable up to intermediate time points after MCAo. Corner test, adhesive removal test, catwalk and paw preference test detected deficits for up to 4 weeks, as did the novel corner rotation and bowl tests. Chimney and cylinder test did not prove useful in our model of mild stroke. In summary, we established the pole test and rotarod as useful tools to evaluate sensory motor deficits early after mild stroke, and corner test and adhesive removal test at later time-points. Alternatively, corner rotation may be a suitable test of long-term function. Test batteries may be further complemented by catwalk and paw preference test for clinically relevant deficits. There was no correlation of behavioral outcome with lesion size at 28 days, and determining whether these tests are useful for detecting a potential benefit of neuroprotective or regenerative therapies requires further testing.