Влияние исследователя на оценку мышечной силы у животных в эксперименте: сравнение автоматизированного теста «перевернутая сетка» и его классического варианта

Цель. Изучить влияние исследователя на оценку мышечной силы у животных в эксперименте на примере сравнения результатов автоматизированного теста «перевернутая сетка» и его классического варианта.

Материалы и методы. Для исследования были выбраны самцы линий (Bla/J, n=20; FUS(1-359), n=20; Tau P301S^+/+, n=20) и их фоновый контроль (C57BL/6J, n=20; СD1, n=20). Динамику изменения мышечного дефицита животных оценивали в автоматизированном и классическом варианте теста «перевернутая сетка».

Результаты. По результатам оценки мышечной силы мышей с редактированным геномом линий: FUS(1-359)^+/-, Tau P301S^+/+ , B6.ADysf^prmd/GeneJ при помощи теста «перевернутая сетка» в классическом варианте и автоматизированном было установлено, что статистически значимых различий в сравнении с результатами, полученными при проведении классического варианта теста, получено не было. Стандартная ошибка среднего возрастала в классическом тесте по сравнению с автоматизированным на 23–39%. Было показано, что стандартная ошибка среднего в классическом варианте теста на мышах линии Tau P301S^+/+ составила 6,24; 5,94; 5,88; 7,38 в 4-х возрастных точках; на мышах линии FUS(1-359) ^+/- – 4,49; 6,8; 6,98 и 4,1; B6.ADysf^prmd/GeneJ – 7,66; 7,58; 8,3 и 7,92 соответственно.

Заключение. Таким образом, значение стандартной ошибки среднего результатов исследования динамики изменения мышечной силы при использовании автоматизированного варианта теста «перевернутая сетка» было снижено в сравнении с результатами проведения классического варианта теста. Результаты исследования показывают, что автоматизация общепризнанных поведенческих тестов способна повысить точность получаемых данных снизив влияние человеческого фактора на проведение манипуляции.

1. Peirson S.N., Brown L.A., Pothecary C.A., Benson L.A., Fisk A.S. Light and the laboratory mouse // J Neurosci Methods. – 2018. – Vo . 300. – P. 26–36. DOI: 10.1016/j.jneumeth.2017.04.007

2. Fitzpatrick B.G., Koustova E., Wang Y. Getting personal with the “reproducibility crisis”: interviews in the animal research community // Lab Anim (NY). – 2018. – Vol. 47, No. 7. – P. 175–177. DOI: 10.1038/s41684-018-0088-6

3. Munafò M.R., Nosek B.A., Bishop D.V.M., Button K.S., Chambers C.D., du Sert N.P., Simonsohn U., Wagenmakers E.J., Ware J.J., Ioannidis J.P.A. A manifesto for reproducible science // Nat Hum Behav. – 2017. – Vol. 1, No. 1. – P. 0021. DOI: 10.1038/s41562-016-0021

4. Voelkl B., Würbel H. A reaction norm perspective on reproducibility // Theory Biosci. – 2021. – Vol. 140, No. 2. – P. 169–176. DOI: 10.1007/s12064-021-00340-y

5. García-Berthou E., Alcaraz C. Incongruence between test statistics and P values in medical papers // BMC Med Res Methodol. – 2004. – Vol. 4. – P. 13. DOI: 10.1186/1471-2288-4-13

6. Manouze H., Ghestem A., Poillerat V., Bennis M., Ba-M’hamed S., Benoliel J.J., Becker C., Bernard C. Effects of Single Cage Housing on Stress, Cognitive, and Seizure Parameters in the Rat and Mouse Pilocarpine Models of Epilepsy // eNeuro. – 2019. – Vol. 6, No. 4. – P. ENEURO.0179-18.2019. DOI: 10.1523/ENEURO.0179-18.2019

7. Replicating scientific results is tough – but essential. Nature. – 2021. – Vol. 600, No. 7889. – P. 359–360. DOI: 10.1038/d41586-021-03736-4

8. Smith A.J. Guidelines for planning and conducting high-quality research and testing on animals // Lab Anim Res. – 2020. – Vol. 36. – P. 21. DOI: 10.1186/s42826-020-00054-0

9. Nigri M., Åhlgren J., Wolfer D.P., Voikar V. Role of Environment and Experimenter in Reproducibility of Behavioral Studies With Laboratory Mice // Front Behav Neurosci. – 2022. – Vol. 16. – P. 835444. DOI: 10.3389/fnbeh.2022.835444

10. Finger S., Heavens R.P., Sirinathsinghji D.J., Kuehn M.R., Dunnett S.B. Behavioral and neurochemical evaluation of a transgenic mouse model of Lesch-Nyhan syndrome // J Neurol Sci. – 1988. – Vol. 86, No. 2-3. – P. 203–213. DOI: 10.1016/0022-510x(88)90099-8

11. Lipp H.P., Krackow S., Turkes E., Benner S., Endo T., Russig H. IntelliCage: the development and perspectives of a mouse- and user-friendly automated behavioral test system // Front Behav Neurosci. – 2024. – Vol. 17. – P. 1270538. DOI: 10.3389/fnbeh.2023.1270538

12. Rusmini P., Cortese K., Crippa V., Cristofani R., Cicardi M.E., Ferrari V., Vezzoli G., Tedesco B., Meroni M., Messi E., Piccolella M., Galbiati M., Garrè M., Morelli E., Vaccari T., Poletti A. Trehalose induces autophagy via lysosomal-mediated TFEB activation in models of motoneuron degeneration // Autophagy. – 2019. – Vol. 15, No. 4. – P. 631–651. DOI: 10.1080/15548627.2018.1535292

13. Wang C., Chen S., Guo H., Jiang H., Liu H., Fu H., Wang D. Forsythoside A Mitigates Alzheimer’s-like Pathology by Inhibiting Ferroptosis-mediated Neuroinflammation via Nrf2/GPX4 Axis Activation // Int J Biol Sci. – 2022. – Vol. 18, No. 5. – P. 2075–2090. DOI: 10.7150/ijbs.69714

14. Салмина А.Б., Горина Я.В., Большакова А.В., Власова О.Л. Анализ основных мировых трендов в объективизации протоколов поведенческого тестирования лабораторных животных с патологией головного мозга // Биомедицина. – 2023. – Т. 19, № 1. – С. 34–46. DOI: 10.33647/2074-5982-19-1-34-46

15. Yamin H.G., Menkes-Caspi N., Stern E.A., Cohen D. Age-Dependent Degradation of Locomotion Encoding in Huntington’s Disease R6/2 Model Mice // J Huntingtons Dis. – 2021. – Vol. 10, No. 3. – P. 391–404. DOI: 10.3233/JHD-210492

16. Rai S.N., Singh P. Advancement in the modelling and therapeutics of Parkinson’s disease. J Chem Neuroanat. – 2020. – Vol. 104. – P. 101752. DOI: 10.1016/j.jchemneu.2020.101752

17. Mustapha M., Mat Taib C.N. MPTP-induced mouse model of Parkinson’s disease: A promising direction of therapeutic strategies // Bosn J Basic Med Sci. – 2021. – Vol. 21, No. 4. – P. 422–433. DOI: 10.17305/bjbms.2020.5181

18. Zang C., Liu H., Shang J., Yang H., Wang L., Sheng C., Zhang Z., Bao X., Yu Y., Yao X., Zhang D. Gardenia jasminoides J.Ellis extract GJ-4 alleviated cognitive deficits of APP/PS1 transgenic mice // Phytomedicine. – 2021. – Vol. 93. – P. 153780. DOI: 10.1016/j.phymed.2021.153780

19. Osmon K.J., Vyas M., Woodley E., Thompson P., Walia J.S. Battery of Behavioral Tests Assessing General Locomotion, Muscular Strength, and Coordination in Mice // J Vis Exp. – 2018. – No. 131. – P. 55491. DOI: 10.3791/55491

20. Zolotarev Y.A., Shram S.I., Dadayan A.K., Dolotov O.V., Markov D.D., Nagaev I.Y., Kudrin V.S., Narkevich V.B., Sokolov O.Y., Kost N.V. HLDF-6 peptides exhibit neuroprotective effects in the experimental model of preclinical Parkinson’s disease // Neuropeptides. – 2022. – Vol. 96. – P. 102287. DOI: 10.1016/j.npep.2022.102287

21. Bohlen M., Hayes E.R., Bohlen B., Bailoo J.D., Crabbe J.C., Wahlsten D. Experimenter effects on behavioral test scores of eight inbred mouse strains under the influence of ethanol // Behav Brain Res. – 2014. – Vol. 272. – P. 46–54. DOI: 10.1016/j.bbr.2014.06.017

22. Hånell A., Marklund N. Structured evaluation of rodent behavioral tests used in drug discovery research // Front Behav Neurosci. – 2014. – Vol. 8. – P. 252. DOI: 10.3389/fnbeh.2014.00252

23. de Munter J., Babaevskaya D., Wolters E.C., Pavlov D., Lysikova E., V Kalueff A., Gorlova A., Oplatchikova M., Pomytkin I.A., Proshin A., Umriukhin A., Lesch K.P., Strekalova T. Molecular and behavioural abnormalities in the FUS-tg mice mimic frontotemporal lobar degeneration: Effects of old and new anti-inflammatory therapies // J Cell Mol Med. – 2020. – Vol. 24, No. 17. – P. 10251–10257. DOI: 10.1111/jcmm.15628

24. Korobeynikov V.A., Lyashchenko A.K., Blanco-Redondo B., Jafar-Nejad P., Shneider N.A. Antisense oligonucleotide silencing of FUS expression as a therapeutic approach in amyotrophic lateral sclerosis // Nat Med. – 2022. – Vol. 28, No. 1. – P. 104–116. DOI: 10.1038/s41591-021-01615-z

25. Lysikova E.A., Kukharsky M.S., Chaprov K.D., Vasilieva N.A., Roman A.Y., Ovchinnikov R.K., Deykin A.V., Ninkina N., Buchman V.L. Behavioural impairments in mice of a novel FUS transgenic line recapitulate features of frontotemporal lobar degeneration // Genes Brain Behav. – 2019. – Vol. 18, No. 8. – P. e12607. DOI: 10.1111/gbb.12607

26. Korde D.S., Humpel C. Spreading of P301S Aggregated Tau Investigated in Organotypic Mouse Brain Slice Cultures // Biomolecules. – 2022. – Vol. 12, No. 9. – P. 1164. DOI: 10.3390/biom12091164

27. Larson T., Khandelwal V., Weber M.A., Leidinger M.R., Meyerholz D.K., Narayanan N.S., Zhang Q. Mice expressing P301S mutant human tau have deficits in interval timing // Behav Brain Res. – 2022. – Vol. 432. – P. 113967. DOI: 10.1016/j.bbr.2022.113967

28. Macdonald J.A., Bronner I.F., Drynan L., Fan J., Curry A., Fraser G., Lavenir I., Goedert M. Assembly of transgenic human P301S Tau is necessary for neurodegeneration in murine spinal cord // Acta Neuropathol Commun. – 2019. – Vol. 7, No. 1. – P. 44. DOI: 10.1186/s40478-019-0695-5

29. Zarate N., Gundry K., Yu D., Casby J., Eberly L.E., Öz G., Gomez-Pastor R. Neurochemical correlates of synapse density in a Huntington’s disease mouse model // J Neurochem. – 2023. – Vol. 164, No. 2. – P. 226–241. DOI: 10.1111/jnc.15714

30. Корокин М.В., Кузубова Е.В., Радченко А.И., Деев Р.В., Яковлев И.А., Дейкин А.В., Жунусов Н.С., Краюшкина А.М., Покровский В.М., Пученкова О.А., Чапров К.Д., Екимова Н.В., Бардаков С.Н., Чернова О.Н., Емелин А.М., Лимаев И.С. МЫШИ В6.А-DYSFPRMD/GeneJ как генетическая модель дисферлинопатии // Фармация и фармакология. – 2022. – Т. 10, № 5. – С. 483–496. DOI: 10.19163/2307-9266-2022-10-5-483-496

31. Seo K., Kim E.K., Choi J., Kim D.S., Shin J.H. Functional recovery of a novel knockin mouse model of dysferlinopathy by readthrough of nonsense mutation // Mol Ther Methods Clin Dev. – 2021. – Vol. 21. – P. 702–709. DOI: 10.1016/j.omtm.2021.04.015

32. Lysikova E.A., Funikov S., Rezvykh A.P., Chaprov K.D., Kukharsky M.S., Ustyugov A., Deykin A.V., Flyamer I.M., Boyle S., Bachurin S.O., Ninkina N., Buchman V.L. Low Level of Expression of C-Terminally Truncated Human FUS Causes Extensive Changes in the Spinal Cord Transcriptome of Asymptomatic Transgenic Mice // Neurochem Res. – 2020. – Vol. 45, No. 5. – P. 1168–1179. DOI: 10.1007/s11064-020-02999-z

33. Вихарева Е.А., Чичёва М.М., Евгеньев М.Б., Фуников С.Ю., Дейкин А.В., Бачурин С.О., Устюгов А.А.. Влияние белков теплового шока на продолжительность жизни и поведенческие функции животных с FUS-протеинопатией // Нейрохимия. – 2021. – Т. 38, № 1. – С. 37–42. DOI: 10.31857/S1027813321010143

34. Begam M., Collier A.F., Mueller A.L., Roche R., Galen S.S., Roche J.A. Diltiazem improves contractile properties of skeletal muscle in dysferlin-deficient BLAJ mice, but does not reduce contraction-induced muscle damage // Physiol Rep. – 2018. – Vol. 6, No. 11. – P. e13727. DOI: 10.14814/phy2.13727

35. Gessesse G.W., Tamrat L., Damji K.F. Amsler grid test for detection of advanced glaucoma in Ethiopia // PLoS One. – 2020. – Vol. 15, No. 3. – P. e0230017. DOI: 10.1371/journal.pone.0230017

36. Sturman O., Germain P.L., Bohacek J. Exploratory rearing: a context- and stress-sensitive behavior recorded in the open-field test // Stress. – 2018. – Vol. 21, No. 5. – P. 443–452. DOI: 10.1080/10253890.2018.1438405

37. Mathiasen J.R., Moser V.C. The Irwin Test and Functional Observational Battery (FOB) for Assessing the Effects of Compounds on Behavior, Physiology, and Safety Pharmacology in Rodents // Curr Protoc. – 2023. – Vol. 3, No. 5. – P. e780. DOI: 10.1002/cpz1.780

38. Ho H., Kejzar N., Sasaguri H., Saito T., Saido T.C., De Strooper B., Bauza M., Krupic J. A fully automated home cage for long-term continuous phenotyping of mouse cognition and behavior // Cell Rep Methods. – 2023. – Vol. 3, No. 7. – P. 100532. DOI: 10.1016/j.crmeth.2023.100532

39. Чернюк Д.П., Зорин А.Г., Деревцова К.З., Ефимова Е.В., Приходько В.А., Сысоев Ю.И., Власова О.Л., Болсуновская М.В., Безпрозванный И.Б. Автоматический анализ данных поведенческого теста «Водный лабиринт Морриса» // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. – 2021. – T. 71, № 1. – С. 126–135. DOI: 10.31857/S0044467721010044