Motoorse funktsiooni hindamine Parkinsoni tõve prekliinilistes uuringutes
Motoorne funktsioon on prekliinilise Parkinsoni tõve (PD) uuringute keskne efektiivsuse tulemusnäitaja. Liikumise muutuse tuvastamine ei ole aga sama, mis raviefekti demonstreerimine. Käitumisskoorid varieeruvad sõltuvalt algtaseme motoorse kahjustuse, ülesannete tundmise, spontaanse tegevuse, vaatlustingimuste ja haigusmudeli stabiilsuse järgi. Ahviliste (NHP) uuringutes kaaluvad need varieeruvuse allikad rohkem, kuna pikisuunaline käitumise hindamine hõlmab tavaliselt mitut vaatlejat ja mitut täiendavat testi.
Usaldusväärne motoorsete funktsioonide hindamisstrateegia loob seetõttu reprodutseeritava lähtetaseme, määrab kindlaks erinevad motoorsed domeenid, minimeerib vaatlejaga seotud varieeruvust ja määrab eelnevalt kindlaks, kuidas käitumuslikke muutusi loetakse koos farmakoloogiliste ja bioloogiliste tõenditega.
1. Mida peaks motoorsete funktsioonide hindamisel mõõtma Parkinsoni tõve mudelite puhul?
Parkinsoni tõve motoorne düsfunktsioon on mitmemõõtmeline. Üksikutel loomadel arenevad erineval määral bradükineesia, treemor, kehahoiaku ebastabiilsus, koordinatsiooni häired ja peenmotoorika kontrolli vähenemine. Ükski käitumuslik test ei hõlma kõiki neid omadusi ega eralda tähenduslikku terapeutilist vastust tavapärasest käitumise varieeruvusest.
Prekliinilistes uuringutes jagunevad motoorsed tulemusnäitajad kolme üksteist täiendavasse kategooriasse.
Kliinilised motoorikadiseloomustavad parkinsonismi nähtude üldist raskust ja mustrit. Struktureeritud hindamisskaala, näiteks Kurlani PD reitinguskaala, registreerib värinat, kehahoiakut, kõnnakut, tasakaalu ja rasket või peenmotoorikat. Tulemuseks on motoorse fenotüübi integreeritud vaade, kuid selle usaldusväärsus sõltub selgelt määratletud hindamiskriteeriumidest ja järjepidevast vaatlusprotseduurist.
Ülesandepõhised motoorsed hinnangudmõõta tulemuslikkust standardiseeritud tegevuse ajal. Toidu haaramise või toidu hankimise ülesanded testivad võimet jõuda preemiani, seda haarata ja kätte saada. Peenmotoorika ülesanded kirjeldavad üksikasjalikumalt jäsemete kasutamist, liigutuste teostamist ja ülesande täitmist. Need testid annavad konkreetsed kvantitatiivsed lõpp-punktid: edukad otsingud, ülesande täitmise aeg või iga käe jõudlus.
Spontaansed liikumise ja aktiivsuse hinnangudjäädvustada liikumist väljaspool kitsalt määratletud ülesannet. Videopõhine käitumisanalüüs või aktiivsuse jälgimine salvestab liikumisaktiivsust, liikumismustreid ja käitumise jaotumise muutusi ajas. Need mõõtmised täiendavad kliinilisi hinnanguid ja ülesandepõhiseid tulemusnäitajaid, kuigi ainult suurenenud aktiivsus ei anna parkinsonismi motoorse funktsiooni paranemist.
Avaldatud arvustused NHP kohtaParkinsoni tõbimudelid jõuavad samale järeldusele [1, 2]: vaja on mitut kliiniliselt olulist tulemusnäitajat ja hindamisstrateegia peab vastama teaduslikule küsimusele.
2. Uuringu eesmärgi jaoks õigete mootori lõpp-punktide valimine
Lõpp-punkti valik algab kavandatavast farmakoloogilisest või bioloogilisest toimest, mitte konkreetse testi kättesaadavusest.
Bradükineesia või üldise motoorse puude parandamiseks mõeldud sümptomaatilise ravi korral on struktureeritud motoorne hinnang sageli sobivaks esmaseks tulemusnäitajaks, mida toetab ülesande kvantitatiivne täitmine. Peenmotoorika taastamiseks mõeldud teraapia puhul annab käe spetsiifiline jõudmine või toidust haaramise jõudlus sihtmärgi puudujäägi tundlikuma mõõtmise. Sekkumiste puhul, mis võivad mõjutada motoorset koordinatsiooni või asendi kontrolli, on sageli vaja spetsiaalset tasakaalu ja kõnnaku hindamist.
|
Hindamismeetod
|
Peamine saadud teave
|
Oluline tõlgenduslik kaalutlus
|
|
Kurlani PD reitinguskaala
|
Parkinsoni tõve motoorsete nähtude üldine tõsidus ja jaotus
|
Nõuab standardiseeritud punktiarvestust ja vaatlejakoolitust
|
|
Toidu haaramise või toidu väljavõtmise ülesanne
|
Eesmärgile suunatud liikumine, haaramine ja ülesande täitmine
|
Motivatsioon, koolitus ja tasustamine võivad tulemusi mõjutada
|
|
Brinkmani tahvli test
|
Käe eelistus ja peenmotoorika jõudlus
|
Arvesse tuleb võtta käte domineerimist ja külgspetsiifilisi algtaseme erinevusi
|
|
Lihastugevuse hindamine
|
Lihasjõu brutohinnang
|
Tugevus ei ole võrdväärne bradükineesia ega üldise motoorse funktsiooniga
|
|
Apomorfiinist põhjustatud pöörlemine
|
Farmakoloogiliselt esile kutsutud pöörlemiskäitumine sobivates ühepoolsete kahjustuste paradigmades
|
Pöörlemise suund ja suurus sõltuvad mudelist ja ravimivastusest
|
|
Videopõhine käitumisanalüüs
|
Liikumismustrid ja pikisuunalised käitumismuutused
|
Salvestustingimused ja algoritmi jõudlus nõuavad asjakohast kontrolli
|
Need meetodid on pigem üksteist täiendavad kui omavahel asendatavad. Näiteks pöörlemiskäitumise muutust pärast apomorfiini manustamist ei tohiks automaatselt lugeda spontaanse motoorse funktsiooni paranemiseks. Suurenenud toidu hankimine võib selle asemel peegeldada paremat motivatsiooni või ülesandega tegelemist kui otsest peenmotoorika kontrolli suurenemist.
Töö primaatide Parkinsoni tõve mudelites eraldab farmakoloogilisi vastuseid hinnates eesmärgipärase liikumise ebanormaalsest või mitte-eesmärgile suunatud motoorsest aktiivsusest [2,3].
Praktiline lähenemisviis määratleb ühe esmase motoorse tulemusnäitaja, mis on kooskõlas uuringu hüpoteesiga, ja kasutab sekundaarseid tulemusnäitajaid, et iseloomustada täheldatud efekti olemust, järjepidevust ja funktsionaalset asjakohasust.
3. Motoorse funktsiooni algtaseme kindlaksmääramine enne ravi
Algtaseme iseloomustus on NHP uuringutes olulisem, kuna motoorne jõudlus erineb loomade vahel enne haiguse esilekutsumist või ravi.
Algtaseme kõikumine tuleneb vanusest, spontaansest käteeelistusest, eelnevast töökogemusest, individuaalsest aktiivsustasemest ja mudeliga seotud motoorsete häirete tõsidusest või külgsusest. Ühepoolsete kahjustuste mudelite puhul on erinevus ipsilateraalsete ja kontralateraalsete jäsemete vahel informatiivne, kuid seda tuleb võrrelda iga looma olemasoleva motoorse asümmeetriaga.
Algtaseme hindamine peaks hõlmama korduvaid vaatlusi, mitte ühekordset mõõtmist. Korduvad mõõtmised iseloomustavad normaalset loomasisest varieeruvust ja tuvastavad ebastabiilse jõudluse enne ravi määramist.
Kui kasutatakse ülesandepõhiseid näitajaid, peaksid loomad olema ülesandega tuttavad enne ametlikku lähteperioodi. Koolitus tuleks standardiseerida ning kehtiva katse, eduka vastuse ja mittetäieliku või hindamatu katse kriteeriumid tuleks eelnevalt määratleda.
Algtaseme hindamine peaks samuti kindlaks tegema, kas igal valitud näitajal on piisav mõõtmisvahemik. Tõsise puudega loom ei pruugi ülesandega üldse hakkama saada, mis tekitab põrandaefekti. Peaaegu normaalse jõudlusega loomal on vähe ruumi mõõdetavaks paranemiseks, mis loob laeefekti.
Kui pärast sõelumist jäävad algtaseme erinevused alles, peaks randomiseerimine ja statistiline analüüs võtma arvesse uuringu hüpoteesi jaoks kõige asjakohasemaid muutujaid: algtaseme motoorne skoor, kahjustuse pool, haiguse tõsidus või ülesande täitmine, olenevalt ülesehitusest. Meetod tuleks täpsustada enne pimedate eemaldamist ja see peaks kajastama andmete korduvate mõõtmiste struktuuri.
Väikestes NHP uuringutes väärivad üksikud trajektoorid erilist tähelepanu. Rühm tähendab ebaselgeid olulisi erinevusi haiguse raskusastmes või reageerimismustrites, kui loomade arv on piiratud.
4. Vaatlejate järjepidevuse ja käitumisandmete kvaliteedi parandamine
Vaatlejast sõltuv varieeruvus on motoorse käitumise hindamisel tunnustatud väljakutse. Isegi sama skaala korral tõlgendavad erinevad vaatlejad värina, bradükineesia, kehahoiaku või spontaanse liikumise raskust erinevalt ja sama vaatleja võib erineda selles, kuidas kriteeriume seansside lõikes rakendatakse.
MPTP-ga töödeldud primaatide analüüsid toetavad standardiseeritud käitumise hindamist, sealhulgas pimendatud hindamist ja ülevaatavaid videosalvestusi [2, 3].
Järjepidevust parandavad mitmed meetmed.
Standardige töömääratlused.Iga skoor vajab selget käitumise määratlust ja vajaduse korral näiteid kriteeriumidest, mis eraldavad külgnevaid raskusastmeid. Mõisteid nagu "kerge puue" või "vähenenud liikumine" ei tohiks jätta individuaalse tõlgendamise hooleks.
Koolitage ja kalibreerige vaatlejaid.Enne ametlikku punktide andmist hindavad vaatlejad ühtset tüüpiliste salvestiste komplekti, vaatavad seejärel läbi erinevused ja selgitavad punktiarvestuse reegleid.
Pimedad hinnangud, kui see on teostatav.Käitumisskooride määramisel ei tohiks vaatlejad teada ravi määramist ega eeldatavat vastust. Pimestamine vähendab riski, et ootused kujundavad subjektiivseid hinnanguid.
Standardiseeri vaatluskeskkond.Võimaluse piires tuleks kontrollida kellaaega, vaatluse kestust, salvestuskohta, keskkonnatingimusi, käitlemisprotseduure ja asjakohast eelhindamise tegevust. Kui farmakoloogilised toimed on ajast sõltuvad, tuleb annustamis- ja käitumistestide vaheline intervall eelnevalt kindlaks määrata.
Kasutage videoülevaatust ja sõltumatut punktiarvestust.Salvestatud hinnanguid saab lahknevuste ilmnemisel üle vaadata, hinnata sõltumatult ja auditeerida ning need aitavad eraldada mööduvaid sündmusi püsivatest muutustest.
Kvantifitseerige kokkulepe.Vaatleja järjepidevust tuleks hinnata lõpp-punkti ja andmetüübiga sobiva kokkuleppe või usaldusväärsuse mõõdupuuga. Tavalised reitinguskaalad nõuavad tavaliselt kaalutud lepingustatistikat; pidev mõõtmine nõuab tavaliselt klassisisest korrelatsiooni või muud sobivat meetodit. Usaldusväärsuse mõõdikuid tuleks lugeda lahkarvamuste ulatuse ja mustri kõrval, mitte heliskoorimise protseduuride asendajana.
Automaatne või tehisintellekti abiga käitumisanalüüs vähendab mõningaid käsitsi hindamiste varieeruvuse vorme ja muudab süstemaatilise pikisuunalise mõõtmise lihtsamaks. Automatiseerimine ei eemalda vajadust valideerimise järele: jälgimise täpsus, puuduvad vaatlused, muutused kaamera tingimustes ning eraldatud funktsioonide ja kliiniliselt olulise motoorse käitumise vaheline seos vajavad kõik tähelepanu.
5. Mudeli varieeruvuse vastase ravi mõju tõlgendamine
Raviga seotud muutus motoorses lõpp-punktis ei ole iseenesest terapeutilise efektiivsuse tõend. Tõlgendamine sõltub vastuse suurusest, järjepidevusest, ajastusest ja spetsiifilisusest.
Esiteks peab muutuse suund sobima lõpp-punktiga. Madalam parkinsonismi hinnanguskoor näitab paranemist, kui skaala kodeerib kõrgemad skoorid suurema puudena. Suurenenud lokomotoorset aktiivsust või rotatsiooni arvu muutusi ei saa ilma selle aluseks oleva käitumise ja farmakoloogilise mehhanismi mõistmiseta.
Teiseks tuleb vastust võrrelda mudeli eeldatava varieeruvusega. MPTP-ga töödeldud makaakide kallal tehtud töö näitab, et haiguse raskusaste ja sümptomite stabiilsus varieeruvad sõltuvalt individuaalsetest reaktsioonidest mudeli induktsioonile [3]. Ilmset raviefekti on raske tõlgendada, kui motoorne kahjustus ei ole enne ravi alustamist stabiliseerunud.
Kolmandaks on olulised ajalised mustrid. Kiire paranemine pärast annustamist on kooskõlas sümptomaatilise toimega; korduvate hindamiste pidev muutus annab erinevaid tõendeid. Kumbki muster üksi ei määra haiguse muutust. Väited neuroprotektsiooni või haiguse muutmise kohta vajavad täiendavaid tõendeid, mis on kooskõlas mehhanismi ja uuringu ülesehitusega.
Neljandaks tuleb tulemusi uurida täiendavate näitajate lõikes. Kui hindamisskaala paraneb, kui ülesande jõudlus jääb samaks, peaksid uurijad küsima, kas lahknevus peegeldab tundlikkust, ülesande seotust või konkreetset mõõdetavat motoorset valdkonda. Kui lokomotoorne aktiivsus tõuseb ilma eesmärgipärase liikumise paranemiseta, väärib kaalumist mittespetsiifiline aktivatsioon või ebanormaalne motoorne käitumine.
Lõpuks tuleb hoolikalt lugeda puuduvaid andmeid ja mittetäielikku ülesande täitmist. Loom, kes ei suuda ülesannet täita, ei pruugi olla võimeline vajalikku liigutust sooritama, ei taha sellega tegeleda või teda mõjutavad mitteseotud tegurid. Selliste tähelepanekute välistamine ilma eelnevalt kindlaksmääratud reegliteta kallutab näilist raviefekti.
Tõhususe põhjendatud lugemine põhineb seega eelnevalt kindlaksmääratud esmasel tulemusnäitajal, toetavatel käitumisnäitajatel, algtaseme raskusastmel, pikisuunalisel stabiilsusel ja asjakohastel farmakoloogilistel või bioloogilistel tõenditel.
6. Motoorse funktsiooni hindamise vastavusse viimine Parkinsoni tõve mudeliga
ErinevadPD mudelidreprodutseerida haiguse erinevaid aspekte ja sobida erinevate uurimisküsimustega. MPTP-põhiseid mudeleid kasutatakse laialdaselt parkinsonismi motoorse düsfunktsiooni ja sümptomaatiliste ravivastuste uurimiseks. Muud lähenemisviisid, sealhulgas sihipärane geenimanipulatsioon, käsitlevad geneetilise riski või spetsiifiliste patoloogiliste protsessidega seotud mehhanisme. Algus, tõsidus, stabiilsus ja ravile reageerimine on nende mudelite puhul erinevad ja neid ei tohiks pidada samaväärseteks [1,2].
Lõpp-punkti valik peegeldab mudeli omadusi. Ühepoolse kahjustuse mudel sobib eriti hästi külgspetsiifiliste motoorsete häirete, käte eelistamise või farmakoloogiliselt põhjustatud rotatsiooni korral. Mudel, mis tekitab laiemat motoorset düsfunktsiooni, nõuab kõnnaku, tasakaalu, värisemise, kehahoiaku ja spontaanse aktiivsuse põhjalikumat hindamist.
Hindamiskava peaks järgima eeldatavat haiguse kulgu. Varajased vaatlused iseloomustavad sümptomite arengut; korduvad mõõtmised stabiilse faasi jooksul hindavad ravi mõju. Stabiilne lähtetase peaks põhinema eelnevalt kindlaksmääratud kriteeriumidel, mitte eeldusel, et sümptomid on pärast fikseeritud intervalli taandunud.
Motoorsed lõpp-punktid peaksid olema seotud kavandatava toimemehhanismiga. Dopamiinergilised sümptomaatilised ravimeetodid, ahela funktsiooni taastamiseks mõeldud sekkumised ja haigusi modifitseerivad strateegiad vajavad erinevaid käitumuslike ja bioloogiliste mõõtmiste kombinatsioone. Ükski käitumistest ei tuvasta kõiki neid mõjusid.
7. Motoorsete lõpp-punktide integreerimine NHP Parkinsoni tõve uuringutesse Prisysis
Prisysi kesknärvisüsteem uurib mitmeid NHP Parkinsoni tõve uuringutes kasutatud motoorseid hindamismeetodeid: Kurlani PD reitinguskaala, toidust haaramise ülesanded, Brinkmani tahvli test, lihasjõu hindamine ja apomorfiinist põhjustatud rotatsiooni analüüs. Samad materjalid panevad kõrvale ka käitumise hindamisePET-pildistamineja patoloogilised lõpp-punktid Parkinsoni tõve mudeli väljatöötamisel.
Need meetodid toetavad näitaja valimist mudeli ja uuringu eesmärgi järgi. Peenmotoorika kahjustusele keskendunud uuring võib kombineerida kätega seotud ülesandeid struktureeritud motoorsete hinnangutega; uuring, mis hõlmab ühepoolset motoorset düsfunktsiooni, võib lisada kõrvalspetsiifilist jõudlust ja farmakoloogiliselt esile kutsutud rotatsiooni, kui see on teaduslikult asjakohane.
Standardne vaatlus → Pimehindamine → Sõltumatu ülevaade → Usaldusväärsuse hindamine
Prisys'AAV-põhine uurimisprogrammsisaldab Kurlani hindamisskaala, peenmotoorikat, tasakaalu hindamist jaAI-põhine käitumisanalüüs. Uuring lülitab sisse motoorse sihtpiirkonna, algtaseme karakteristikud, vaatlusgraafiku, hindamisprotseduurid ning seose käitumuslike tulemuste ja muude ravivastuse näitajate vahel.
Järeldus
Usaldusväärne motoorsete funktsioonide hindamine prekliinilistes Parkinsoni tõve uuringutes põhineb neljal otsusel: lõpp-punktide sobitamine terapeutilise hüpoteesiga, algtaseme tulemuslikkuse iseloomustamine, vaatleja varieeruvuse kontrollimine ja raviga seotud muutuste lugemine mudelispetsiifilise ja loomasisese varieeruvuse suhtes.
Struktureeritud motoorika hinnangud koos ülesandepõhiste hinnangutega ja vajaduse korral pikisuunalise käitumisanalüüsiga kirjeldavad motoorseid funktsioone põhjalikumalt kui ükski mõõt. Lugedes koos farmakoloogiliste ja bioloogiliste tõenditega, toetavad need ravivastuse rangemat hindamist ja vähendavad käitumise muutuste ülelugemise ohtu.
Korduma kippuvad küsimused
K: Milliseid motoorsete funktsioonide teste kasutatakse Parkinsoni tõve prekliinilistes uuringutes?
V: Valik sõltub õppeeesmärgist. Struktureeritud motoorika hindamisskaalad hindavad üldisi parkinsonismi tunnuseid, toidust kinni haaramise ja peenmotoorika ülesanded kvantifitseerivad eesmärgistatud jõudlust ning aktiivsuse jälgimine iseloomustab spontaanset liikumist. Täiendavad meetmed annavad täielikuma pildi kui ükski test.
K: Kuidas saab NHP Parkinsoni tõve uuringutes vaatlejate varieeruvust vähendada?
V: Kasutage täpseid punktimääratlusi, standardiseeritud vaatlustingimusi, vaatleja koolitust, pimendatud hinnanguid ja vajaduse korral ülevaadatavaid videosalvestusi. Hindajatevaheline kokkulepe tuleks kvantifitseerida tulemusnäitaja jaoks sobivate meetoditega.
K: Miks on algtaseme motoorne funktsioon ravimi efektiivsuse hindamisel oluline?
V: Algtaseme mõõtmised tuvastavad olemasoleva motoorse asümmeetria, haiguse raskusastme erinevused ja põranda või lae mõjud. Korduvad algtaseme vaatlused eraldavad ka raviga seotud muutused tavalisest loomasisesest varieeruvusest.
K: Kas suurenenud lokomotoorne aktiivsus näitab Parkinsoni tõve motoorse funktsiooni paranemist?
V: Mitte tingimata. Suurenenud aktiivsus võib kajastada paranenud liikumist, mittespetsiifilist stimulatsiooni või ebanormaalset motoorset käitumist. Näit sõltub liikumismustrist, uuringu hüpoteesist ja toetavatest funktsionaalsetest lõpp-punktidest.
K: Kuidas tuleks NHP Parkinsoni tõve mudelite jaoks valida motoorseid lõpp-punkte?
V: Valige lõpp-punktid mudeli fenotüübi, kavandatud ravimehhanismi ja esmase uuringu eesmärgi järgi. Valikut mõjutavad haiguse tõsidus, lateraalsus, ülesande teostatavus, mõõtmise tundlikkus ning planeeritud ravi- ja vaatlusgraafik.
Viited
- Capitanio JP, Emborg ME. Parkinsoni tõve primaatide mudelid.ILARi ajakiri. 2007;48(4):339-355. https://doi.org/10.1093/ilar.48.4.339
- Bezard E, Przedborski S. Parkinsoni tõve modelleerimine primaatidel: MPTP mudel.Cold Spring Harbori väljavaated meditsiinis. 2011;2(3):a009308. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a009308
- Parkinsoni tõve modelleerimine ahvidel translatsiooniuuringute jaoks: kriitiline analüüs.Eksperimentaalne neuroloogia. 2014;256:133-143. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2013.09.014
