Chrochtání u geneticky modifikovaného zvířecího modelu miniprasat pro Huntingtonovu chorobu – pilotní experimenty

Huntingtonova nemoc (HN) je autozomálně dominantní neurodegenerativní onemocnění charakterizované poškozením volních a mimovolních pohybů, poruchami chování a zhoršením kognitivních funkcí. Společně s hlavními motorickými příznaky byly poruchy hlasu a řeči pozorovány u většiny pacientů s HN. Zvířecí prasečí model je často používán pro výzkum v preklinických studiích. I přes zjevné rozdíly v anatomii artikulačních orgánů mezi prasaty a lidmi lze očekávat stejné trendy u patofyziologických mechanizmů s ohledem na chrochtání i lidskou fonaci. Hlavním cílem této studie bylo proto navržení vhodného experimentu, který umožní získání dostatečně dlouhého záznamu chrochtání od co největšího počtu prasátek. Dalším cílem studie bylo zrealizovaní výsledné verze experimentu na celé databázi a vyhodnocení množství a kvality získaných nahrávek. Databáze použitá pro studii zahrnovala 17 HN transgenních miniprasátek a 16 zdravých sourozenců ze stejných vrhů. Testované varianty experimentu, provedené na části databáze zahrnující čtyři prasnice, byly rozděleni do čtyř podskupin: (a) pozitivní – krmení, (b) pozitivní – zvuková stimulace, (c) negativní – bránění v pohybu, (d) negativní – nepříjemné doteky. Hodnocení kvality získaných nahrávek bylo provedeno s pomocí audio softwaru, ve kterém bylo izolováno čisté prasečí chrochtání a všechny akustické artefakty vymazány. Nejlepších výsledků bylo dosaženo s použitím experimentu při kterém: (i) je záznamové zařízení upevněno na tělo prasátka, (ii) prasátko je ponecháno několik minut o samotě v místnosti, aby se uklidnilo a (iii) osoba vstoupí do místnosti a snaží se nabízet prasátku krmivo zatímco před ním couvá. V důsledku tohoto jednání prasátko následuje osobu s krmením, což je doprovázeno chrochtáním. Dostatečně dlouhé (20 chrochtnutí a více) a čisté nahrávky byly získány od 24 z 33 prasátek (73 %). Závěrem lze tedy říci, že experiment je proveditelný.

Klíčová slova:
Huntingtonova nemoc – chrochtání – transgenní model miniprasat – animální modely – poruchy hlasu a řeči

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

Autoři: T. Tykalova ¹; J. Hlavnicka ¹; M. Macakova ²; M. Baxa ²; R. Cmejla ¹; J. Motlik ²; J. Klempir ^3,4; J. Rusz ^1,3
Působiště autorů: Department of Circuit Theory, Faculty of Electrical Engineering, Czech Technical University in Prague, Czech Republic ¹; Institute of Animal Physiology and Genetics, AS CR, v. v. i., Libechov, Czech Republic ²; Department of Neurology and Centre of Clinical Neuroscience, 1st Faculty of Medicine, Charles University in Prague, Czech Republic ³; Institute of Anatomy, 1st Faculty of Medicine, Charles University in Prague, Czech Republic ⁴
Vyšlo v časopise: Cesk Slov Neurol N 2015; 78/111(Supplementum 2): 61-65
prolekare.web.journal.doi_sk: https://doi.org/10.14735/amcsnn20152S61

Souhrn

Zdroje

1. Gusella JF, Wexler NS, Conneally PM, Naylor SL, Anderson MA, Tanzi RE et al. A polymorphic DNA marker genetically linked to Huntington’s disease. Nature 1983; 306(5940): 234– 238.

2. Kremer B, Goldberg P, Andrew SE, Theilmann J, Telenius H, Zeisler J et al. A worldwide study of the Huntington’s disease mutation: the sensitivity and specificity of measuring CAG repeats. New Engl J Med 1994; 330(20): 1401– 1406.

3. Harper PS. The epidemiology of Huntington’s disease. Hum Genet 1992; 89(4): 365– 376.

4. Berardelli A, Noth J, Thompson PD, Bollen EL, Curra A, Deuschl G et al. Pathophysiology of chorea and bradykinesia in Huntington’s disease. Mov Disord 1999; 14(3): 398– 403.

5. Paulsen JS. Cognitive impairment in Huntington’s disease: diagnosis and treatment. Curr Neurol Neurosci Rep 2011; 11(5): 474– 483. doi: 10.1007/ s11910‑ 011‑ 0215‑ x.

6. Lee ST, Kim M. Aging and neurodegeneration. Molecular mechanisms of neuronal loss in Huntington’s disease. Mech Ageing Dev 2006; 127(5): 432– 435.

7. Zuccato C, Valenza M, Cattaneo E. Molecular mechanisms and potential therapeutical targets in Huntington’s disease. Physiol Rev 2010; 90(3): 905– 981. doi: 10.1152/ physrev.00041.2009.

8. Davies SW, Turmaine M, Cozens BA, DiFiglia M, Sharp AH,Ross CA et al. Formation of neuronal intranuclear inclusions underlies the neurological dysfunction in mice transgenic for the HD mutation. Cell 1997; 90(3): 537– 548.

9. Reddy PH, Williams M, Charles V, Garrett L, Pike‑ Buchanan L, Whetsell WO jr et al. Behavioural abnormalities and selective neuronal loss in HD transgenic mice expressing mutated full‑ length HD cDNA. Nat Genet 1998; 20(2): 198– 202.

10. Li XJ, Li W. Beyond mice: genetically modifying larger animals to model human diseases. J Genet Genomics 2012; 39(6): 237– 238. doi: 10.1016/ j.jgg.2012.05.006.

11. Bendixen E, Danielsen M, Larsen K, Bendixen C. Advances in porcine genomics and proteomics‑ a toolbox for developing the pig as a model organism for molecular biomedical research. Brief Funct Genomics 2010; 9(3): 208– 219. doi: 10.1093/ bfgp/ elq004.

12. Rusz J, Klempir J, Tykalova T, Baborová E, Cmejla R, Ruzicka E et al. Characteristics and occurrence of speech impairment in Huntington’s disease: possible influence of antipsychotic medication. J Neural Trans 2014; 12(12): 655– 664. doi: 10.1007/ s00702‑ 014‑ 1229‑ 8.

13. Vogel AP, Shirbin C, Andrew J, Churchyard AJ, Stout JC.Speech acoustic markers of early stage and prodromal Huntington’s disease: a marker of disease onset? Neuropsychologia 2012; 50(14): 3273– 3278. doi: 10.1016/ j.neuropsychologia.2012.09.011.

14. Rusz J, Klempir J, Baborova E, Tykalova T, Majerova V, Cmejla R et al. Objective acoustic quantification of phonatory dysfunction in Huntington’s disease. PLoS One 2013; 8(6): e65881. doi: 10.1371/ journal.pone.0065881.

15. Skodda S, Schlegel U, Hoffman R, Saft C. Impaired motor speech performance in Huntington’s disease. J Neural Transm 2014; 121(4): 399– 407. doi: 10.1007/ s00702‑ 013‑ 1115‑ 9.

16. Rusz J, Saft C, Schlegel U, Hoffman R, Skodda S. Phonatory dysfunction as a preclinical symptom of Huntington’s disease. PLoS One 2014; 9(11): e113412. doi: 10.1371/ journal.pone.0113412.

17. Marchant JN, Whittaker X, Brooma DM. Vocalisations of the adult female domestic pig during a standard human approach test and their relationships with behavioural and heart rate measure. Appl Anim Behav Sci 2001; 72(1): 23– 39.

18. Tallet C, Linhart P, Policht R, Hammerschmidt K, Simecek P, Kratinova P et al. Encoding of situations in the vocal repertoire of piglets (Sus scrofa): a comparison of discrete and graded classifications. PLoS One 2013; 8(8): e71841. doi: 10.1371/ journal.pone.0071841.

19. Cordeiro AF, Naas IA, Medeiros BB, Maia PD, Pereira EM.Energy expenditure in vocalizations of pigs under stress. Engenharia Agricola 2013; 33: 896– 901.

20. Tallet C, Spinka M, Maruscakova I, Simecek P. Human perception of vocalizations of domestic piglets and modulation by experience with domestic pigs (Sus scrofa). J Comp Psychol 2010; 124(1): 81– 91. doi: 10.1037/ a0017354.

21. Schrader L, Todt D. Vocal quality is correlated with levels of stress hormones in domestic pigs. Ethology 1998; 104(10): 859– 876.

22. Schon PC, Puppe B, Gromyko T, Manteuffel G. Common features and individual differences in nurse grunting of domestic pigs (Sus scrofa): a multi‑parametric analysis. Behaviour 1999; 136: 49– 66.

23. Baxa M, Hruska‑ Plochan M, Juhas S, Vodicka P, Pavlok A, Juhasova J et al. A transgenic minipig model of Huntington’s disease. J Huntingtons Dis 2013; 2(1): 47– 68. doi: 10.3233/ JHD‑ 130001.

24. Boersma P, Weenink D. PRAAT, a system for doing phonetics by computer. Glot Int 2001; 5(9– 10): 341– 345.