تقدم هذه الدراسة طريقة تغذية قائمة على الجيلاتين تتيح توصيل الأدوية الفموية بدقة وغير جراحية تعتمد على كتلة الجسم في سمك الزرد البالغ. يظهر البروتوكول قبولا موثوقا للتغذية ونجاحا كدليل على المبدأ، تسليم MK-801 بنجاح، مما أدى إلى التأثيرات السلوكية المتوقعة.
مقالة منهجية
نهج بسيط ودقيق قائم على الأعلاف لتوصيل الأدوية الفموية في الأسماك
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
الطرق النموذجية لتوصيل الأدوية في الأسماك (مثل جرعة الكأس، الحقن داخل الصفاق، أو التجويف الفموي) تستغرق وقتا طويلا، غير دقيقة، و/أو مهدرة. نظرا لأن هذه الطرق أيضا مرهقة للحيوانات، فهي غير مناسبة لإعادة أو طويلة الأمد في إعطاء الأدوية والتجارب السلوكية الحساسة للعوامل المعقدة المتعلقة بالتعامل، مما يحد من فائدة نماذج الأسماك في البحث الطبي الحيوي. لتجاوز هذه العقبات، تم تطوير طريقة تغذية قائمة على الجيلاتين لتمكين إعطاء الأدوية بسرعة ودقيقة للأسماك مع أقل قدر من الإزعاج. تتضمن الطريقة تحضير قطع علف مصممة خصيصا مكونة من الجيلاتين، ومستخلص الجمبري المملح، والسبيرولينا، والدواء المفضل. تسمح خصائص الجيلاتين المرنة للحرارة بتحويل تحضير واحد متجانس، وتقسيمه بدقة حسب كتلة الجسم الفردية، وإعادة تصليده إلى قطع مخصصة. كدليل على المبدأ، تم إعطاء مضاد مستقبلات NMDA MK-801 (4 ملغ كجم�1) لأسماك الزرد البالغة قبل اختبار الحوض الجديد، مما أدى إلى تأثيرات سلوكية تتوافق مع تقليل السلوك الشبيه بالقلق. هذا النهج مناسب جدا لعلم الأدوية السلوكية وسهل التكيف مع الكائنات المائية الأخرى.
المقدمة
يستخدم سمك الزرد (Danio rerio) على نطاق واسع في الأبحاث الطبية الحيوية لدراسة التطور، وعلم وظائف الأعضاء، والسلوك، وعلم الأدوية 1,2,3. ومع ذلك، فإن فائدة سمك الزرد في الدراسات الدوائية، خاصة في الحيوانات البالغة، محدودة بتوفر طرق توصيل الأدوية التي تكون دقيقة وأقل تسببا في اضطراب4.
تستخدم تقنيات إعطاء الأدوية الشائعة في سمك الزرد، مثل الجرعة من الكأس، والحقن داخل الصفاق، والجرعة الفموية، ولكل منها عيوب كبيرة. التعرض بالغمر الكامل في الجسم عبر جرعات الكؤوس يوفر تحكما محدودا في امتصاص الدواء، وينتج عنه هدر مركب كبير، ويؤدي إلى تفاوتات في معدل الامتصاص واستقرار المركب 5,6,7. تسمح الطرق القائمة على الحقن والتقييد الفموي بجرعات أكثر دقة لكنها تتطلب تخديرا وكبح نفسي وتعاملا متكررا، وكلها يمكن أن تحفز استجابات توتر مع زيادة خطر الإصابة أو نقص الأكسجة، مما قد يربك القياسات السلوكية والفسيولوجية 8,9,10. تعد هذه القيود مشكلة خاصة في التجارب التي تتضمن إعطاء الأدوية بشكل متكرر أو طويل الأمد.
لمواجهة هذه التحديات، تم تطوير طريقة تغذية تعتمد على الجيلاتين تتيح توصيل الأدوية بسرعة ودقيقة وغير جراحية إلى سمك الزرد11. يسمح هذا النهج بدمج المركبات الدوائية في قطع علف صغيرة مصممة خصيصا تتكون من الجيلاتين ومستخلص الجمبري المحلول الملحي والسبيرولينا. توصيل الأدوية المعتمدة على العلف هو بديل غير جراحي يتماشى مع مبادئ 3Rs (الاستبدال، التقليل، والتنقيح) في البحث الأخلاقي على الحيوانات. على الرغم من أن الدراسات السابقة أثبتت جدوى توصيل الأدوية القائمة على العلف في سمك الزرد البالغ 12,13,14، إلا أن الأساليب الحالية تعتمد على مصفوفات غذائية غير متجانسة أو أحجام علف ثابتة لا تأخذ في الاعتبار التفاوت الفردي في كتلة الجسم. الطريقة الموضحة هنا تعالج هذه القيود من خلال تمكين معايرة الجرعة القائمة على الوزن.
يوفر هذا البروتوكول وصفا مفصلا خطوة بخطوة لتحضير وإعطاء العلاف القائم على الجيلاتين في سمك الزرد البالغ. على الرغم من أن الطريقة تم إثباتها باستخدام اختبار سلوكي، وهو اختبار الحوض الجديد، إلا أنها قابلة للتطبيق بشكل واسع على مجالات أخرى من بيولوجيا أسماك الزرد ومن المتوقع أن تكون قابلة للتكيف للاستخدام في نماذج مائية أخرى. يقدم هذا البروتوكول حلا عمليا للباحثين الباحثين الباحثين عن توصيل دوائي فعال وقابل للتكرار ومنخفض الإجهاد في سمك الزرد، خاصة للدراسات التي تتطلب تلاعبا دوائيا دقيقا أو متكررا و/أو طويل الأمد.
البروتوكول
تم استخدام سمك الزرد AB وTL البالغ (4–12 شهرا) في هذه الدراسة. تم تربية جميع الحيوانات وإيواؤها في جامعة وين ستيت. تمت الموافقة على جميع الإجراءات من قبل لجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية وفقا لإرشادات جامعة ولاية وين. تم الاحتفاظ بالأسماك تحت ظروف قياسية على رفوف عالية الكثافة (درجة الحرارة 27.5 ± 0.5 درجة مئوية، توصيل الماء 500 ميكروثانية ± 10 ميكروثانية، ودرجة الحموضة 7.5 ± 0.2) مع دورة 14 ساعة و10 ساعة من الضوء إلى الظلام (تضيء الأضواء عند الساعة 08:00). كانت الأسماك تطعم مرتين يوميا مع علف جاف في الصباح وجمبري ملحي طازج في فترة بعد الظهر. المواد المستخدمة والمواد المستخدمة مدرجة في جدول المواد.
1. وزن الأسماك وحساب حجم الأعلاف
- املأ كأس زجاجي بسعة 100 مل بحوالي 50 مل من ماء النظام وضعه على مقياس رقمي. انتظر الميزان.
- قم بشبك سمكة واحدة من حوضها المنزلي باستخدام شبكة ناعمة. المس الشبكة بسرعة بمنشفة ورقية جافة لإزالة الماء الزائد.
- انقل السمك بعناية إلى الكأس، مع التأكد من عدم انسكاب الماء على الميزان.
- سجل الوزن واستخدم هذا الوزن المقاس لحساب حجم العلف المطلوب بناء على 1٪ حجم لكل وزن جسم (V/BW) لكل سمكة فردية.
2. تحضير مستخلص الجمبري المحلول الملحي
- تعليق مسحوق الجمبري المملح في ماء مقطر حتى تركيز نهائي يبلغ 250 ملغ/مل. حركه لمدة ساعة على درجة حرارة الغرفة. قم بطرد المركزي بنظام التعليق عند 12,500 × جرام لمدة 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة واحتفظ بالسوبرناتانت.
- كرر عملية الطرد المركزي مرة أخرى واجمع السوبرناتانت مرة أخرى.
- احتفظ بمستخلص الجمبري المحلول عند درجة حرارة −20 درجة مئوية حتى 6 أشهر.
3. تحضير الأعلاف القائمة على الجيلاتين
- قم بإذابة مستخلص الجمبري المحلول قبل التحضير وحساب الكتل المستهدفة للجيلاتين (12٪ مع الوزن/الوزن)، والسبيرولينا (4٪ للعلاف/الوزن)، وإذا كان ذلك مناسبا، المركبات الدوائية المطلوبة لحجم الجيلاتين المطلوب.
- وزن مسحوق السبيرولينا والجيلاتين (مشتق من الخنزير؛ بلوم ≈ 300 جم) في أنابيب منفصلة من الطرد المركزي الدقيق بسعة 1.5 مل وتسجيل الكتلة الفعلية في كل أنبوب. تأكد من أن الكتلة المقاسة عند أو أعلى من الكتلة المستهدفة للحجم النهائي المقصود.
- أضف الكميات المناسبة من مستخلص الجمبري الملحي، ومركب الدواء، والماء إلى أنبوب يحتوي على السبيرولينا لتحقيق تركيزات نهائية من 4٪ ضد سبيرولينا و80 ملغ/مل مستخلص روبيان ملحي.
- الدوامة لتوحيد الشكل تماما. نقل الحجم المطلوب للخليط من الخطوة السابقة إلى الأنبوب الذي يحتوي على الجيلاتين للحصول على تركيز نهائي للجيلاتين يبلغ 12٪ w/v.
- ضع الأنبوب على كتلة تسخين مسبقة الحرارة 45 درجة مئوية لمدة 5 دقائق، مع الدوران المتقطع حتى يذوب الجيلاتين تماما. إذا لم يكن الذوبان ناقصا، حرك بلطف باستخدام عصا تعقيم خشبية أو معدنية للمساعدة في التجانس.
- أليكوت الخليط المتجانس بالكامل (حتى 100 ميكرولتر لكل أنبوب) في أنابيب طرد مركزي دقيقة موسومة بحجم 1.5 مل.
- تخزين القطع عند −20 درجة مئوية طوال الليل للسماح بالتصلب الكامل وتسهيل التعامل أثناء التغذية.
4. تكوين قطع الأعلاف الفردية
- أعد تسخين خليط الجيلاتين الممزوج إلى 45 درجة مئوية حتى يصبح سائلا بالكامل قبل التغذية.
- قم بتدوير خليط الجيلاتين المسال بشكل جيد.
- قم بتشكيل الحجم المقابل 1٪ من كتلة جسم السمكة على ورقة من فيلم البارافين لتشكيل قطع فردية (الشكل 1).
ملاحظة: لتسهيل التعامل مع القرص والتخزين، ضع ورقة من فيلم البارافين داخل طبق بتري قبل توزيع الحجم. هذا يسمح للبارافين بالبقاء مستويا ويسهل نقل القطع المحضرة إلى −20 درجة مئوية للتخزين. - ضع القطع عند −20 درجة مئوية لمدة لا تقل عن 20 دقيقة للسماح بإعادة التصلب.
- احتفظ بالقطع على الثلج حتى يتم إطعامها.
5. إدارة علف الجيلاتين
- انقل الأسماك من رف السكن إلى غرفة السلوك ودعها تعتاد لمدة ساعة واحدة.
- عزل كل سمكة مؤقتا باستخدام حواجز شفافة لمدة 2–5 دقائق قبل التغذية.
- باستخدام الملقط، ضع قطعة التغذية الجلاتينية الفردية التي تعادل 1٪ من وزن جسم السمكة على سطح الماء أمام كل سمكة معزولة.
- راقب كل سمكة للتأكد من استهلاك القطعة الكاملة خلال 5 دقائق.
- بعد أن تلتهم الأسماك العلف، أزل الحواجز وأعد الأسماك إلى أحواضها الأصلية أو المضي قدما في الإجراءات التجريبية.
ملاحظة: مثال تم معالجته يوضح تحضير التغذية وحساب الجرعات المستهدفة وكمية الجرعات الفعلية في الملف التكميلي 1، مع عرض قيم أمثلة أيضا في الجدول 1.
النتائج
مقبولية تغذية الجيلاتينية
لتقييم مقبولية العلف، تم إعطاء أسماك الزرد البالغة AB وTL علفا يعتمد على الهلامتين لمدة خمسة أيام متتالية بدلا من علعها الصباحي (الشكل 2). جميع أسماك TL تناولت العلف خلال 5 دقائق من أول تعرض، بينما احتاجت أسماك AB إلى تكرار التعرض، حيث استهلك 15 من أصل 16 فردا العلف باستمرار بعد أربعة أيام متتالية من التكيف (الشكل 2A). كشف تحليل الوقت لاستهلاك التغذية باستخدام تحليل النوفاع ثلاثي الاتجاه (تلفظ × الجنس × اليوم) عن تأثيرات رئيسية مهمة للإجهاد (F₁,₁₂₅ = 19.4، P < 0.0001) واليوم (F₄,₁₂₅ = 5.80، P < 0.001)، لكن لا يوجد تأثير رئيسي للجنس (F₁,₁₂₅ = 0.24، P = 0.63). لوحظت تفاعلات ذات دلالة كبيرة بين الإجهاد والنهار (F₄,₁₂₅ = 3.35، P = 0.012) وبين السلالة، اليوم، والجنس (F₄,₁₂₅ = 2.55، P = 0.04). أسماك TL من كلا الجنسين استهلكت العلف بسرعة من أول تعرض (4–20 ثانية)، بينما أظهرت أسماك AB أوقات استهلاك أولية أطول (7–144 ثانية) انخفضت على مدى أيام (الشكل 2B). بحلول اليومين الرابع والخامس، استهلك جميع الأسماك باستثناء ذكر AB واحد العلف خلال 10 ثوان. حوالي 95٪ من الأسماك تستهلك علف الجيلاتين خلال 30 ثانية من العرض بعد 2-3 أيام من التكيف، كما تم الإبلاغ سابقاعن 15,16.
التأثير السلوكي لعلاج MK-801 باستخدام علف الجيلاتين
لإثبات فعالية توصيل الأدوية القائمة على الجيلاتين، تم إعطاء MK-801، وهو مضاد لمستقبلات N-methyl-D-أسبارتات (NMDAR)، باستخدام تغذية الجيلاتين. تم قياس المسافة القاعية أثناء استكشاف خزان جديد كقراءة سلوكية. من المعروف أن MK-801 يغير سلوكيات الحركة والقلق أو تجنب المفترسين في أسماك الزرد البالغة17. تم التكيف مع أسماك الزرد البالغة من نوع AB على إجراءات التغذية من خلال تلقي قطع جيلاتين بدون الدواء لمدة يومين متتاليين لضمان الألفة والاستهلاك الموثوق. في اليوم الثالث، تلقت الأسماك المخصصة لمجموعة العلاج جرعة واحدة من MK-801 (4 ملغ كجم) مدمجة في علف الجيلاتين. تلقت أسماك التحكم قطعة جيلاتين متطابقة تحتوي على مركبة (ماء) فقط. تم إعطاء التغذية قبل 30 دقيقة من التقييم السلوكي في اختبار الحوض الجديد.
تم تحليل سلوك القلق أو تجنب المفترس، المقاس كمسافة من القاع، باستخدام دواء × الجنس (ANOVA) 2 × 2، والذي كشف عن تأثير رئيسي مهم ل MK-801 (الشكل 3) (F₁,₆₉ = 24.5، P < 0.001). كانت الأسماك المعالجة بالأدوية تقضي وقتا أطول بالقرب من أعلى الحوض، وهو نمط يفسر عادة على أنه سلوك أقل يشبه القلق أو تجنب المفترس. لم يكن هناك تأثير رئيسي للجنس (F1,69=2.52، P=0.12) أو التفاعل الجنسي بين المخدرات (F1,69=1.0، P=0.32). أكدت اختبارات t الزوجية المصححة من قبل FDR أن MK-801 زاد من المسافة القاعية لدى الإناث (P = 0.0076) والذكور (P = 0.023).
عند جمع هذه النتائج معا، تظهر أن العلام القائم على الجيلاتين يمكن من توصيل المركبات الدوائية عن طريق الفم بشكل فعال، مما يؤدي إلى تغييرات متوقعة في سلوك السكن في القاع في اختبار الخزان الجديد.
الشكل 1: تحضير تغذية الجيلاتين. تم توصيل تغذية الجيلاتين على طبقة البارافين في قطع مخصصة تساوي 1٪ من كتلة الجسم وتركت لتثبت عند −20 درجة مئوية. تم تعديل هذا الشكل من أوشوكي وآخرين. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 2: استهلاك أعلاف الجيلاتين لأسماك الزرد البالغة. (أ) نسبة أسماك AB وTL من كلا الجنسين التي تناولت الأعلاف خلال 5 دقائق من العطية. (ب) وقت استهلاك أسماك AB و TL حسب الجنس. تم استبعاد الأسماك التي لم تستهلك العلف من تحليل وقت الأكل. تعرض البيانات كمتوسط ± s.e.m.; n = 8 أسماك لكل سلالة وجنس. تم تعديل هذا الشكل من أوشوكي وآخرين. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 3: التأثيرات السلوكية لإعطاء مضاد مستقبلات NMDA. تم إعطاء MK-801 (4 ملغ/كجم) قبل 30 دقيقة من اختبار الحوض الجديد في أسماك الزرد AB البالغة من كلا الجنسين. تم استخدام المسافة من قاع الحوض كمقياس لسلوك يشبه القلق/تجنب المفترس. تعرض البيانات كمخططات مربعة وشاربية تظهر الوسيط (الخط المركزي)، النطاق بين الرباعي (الصندوق)، والنطاق بين الرباعي (المربعات) ±1.5× النطاق بين الرباعي (الشوائب). *P < 0.05 بناء على اختبارات t مزدوجة مصححة بمعدل الاكتشاف الكاذب. أحجام العينات: مركبة أنثى، n = 20؛ أنثى MK-801، n = 19; مركبة ذكر، n = 19; ذكر MK-801، n = 15. تم استبعاد خمسة حيوانات من التحليل لأنها لم تستهلك علف الجيلاتين. تم تعديل هذا الشكل من أوشوكي وآخرين. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
| المكون | تركيز المخزون | تركيز الهدف | الكتلة/الحجم المستهدف | الكتلة/الحجم الفعلي |
| الجيلاتين | - | 12٪ (مع الضربة) | 60 ملغ | 62 ملغ |
| سبيرولينا | - | 4٪ (بدون خسارة) | 20 ملغ | 25 ملغ |
| مستخلص الجمبري المالح | 250 ملغ/مل | 80 ملغ/مل | 160 ميكرولتر | 200 ميكرولتر |
| الدواء | 10 ملغ/مل | 0.4 ملغ/ميكرولتر (4 ملغ/كغ عند 1٪ وزن جسمي) | 20 ميكرولتر | 25 ميكرولتر |
| الماء | - | - | 320 ميكرولتر | 400 ميكرولتر |
| إجمالي حجم الأعلاف السائلة | - | - | 500 ميكرولتر | 625 ميكرولتر |
| حجم المخزون النهائي | - | - | 500 ميكرولتر | 516.7 ميكرولتر |
الجدول 1: مثال على تحضير طعام الجيلاتين. تركيزات المخزون، الهدف، والكتل أو الأحجام الفعلية الافتراضية المستخدمة لتحضير تغذية قائمة على الجيلاتين لتوصيل دواء بجرعة 4 ملغ/كجم عند 1٪ من وزن الجسم.
الملف التكميلي 1: مثال على تحضير أعلاف جلاتين لعدة أسماك. مثال عملي يوضح كيفية تركيب التغذية المحتوية على الأدوية وحساب أحجام الجرعات الفردية بناء على وزن الجسم. يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
المناقشة
طريقة التغذية القائمة على الجيلاتين المعروضة هنا تتغلب على القيود الرئيسية لطرق توصيل الأدوية الشائعة في أسماك الزرد من خلال تمكين الجرعات الفردية القائمة على كتلة الجسم مع التعامل البسيط. هذا يحسن الدقة التجريبية وقابلية التكرار. تسمح الطبيعة المرنة للحرارة للجيلاتين بتسييل تحضير متجانس واحد، وتقسيمه بدقة، وإعادة تصبيده إلى قطع منفصلة، مما يضمن توزيع دواء منتظم مع مراعاة التغير في الحجم بين الأفراد. بالإضافة إلى ذلك، يتجنب التوصيل الفموي عبر تغذية الجيلاتين الإجهاد والإصابة المحتملة المرتبطة بطرق الحقن، مما يمثل تحسينة مهمة ضمن إطار 3Rs4.
تعتمد مزايا هذا النهج على التنفيذ الدقيق. تعد هناك عوامل إجرائية حاسمة لنجاح التنفيذ. القياس الدقيق لكتلة الجسم الفرد أمر ضروري، حيث يمكن أن تظهر أسماك الزرد البالغة تباينا كبيرا في الحجم حتى ضمن مجموعات العمر والجنس والسلاد، حيث تختلف كتلة الجسم تقريبا ثلاثة أضعاف بين الأفراد 11,18,19. التجانس الشامل للمركب داخل مصفوفة الجيلاتين لا يقل أهمية لضمان تحديد الجرعات المتسقة عبر أجزاء العلف. وأخيرا، فإن تأقلم الأسماك مع علف الجيلاتين قبل إعطاء الدواء يقلل من رفض العلف؛ يوصى بتأكيد بصري لتناول التغذية لضمان توصيل الجرعة بدقة.
ومع ذلك، حتى مع التنفيذ الصحيح، هناك بعض التحديات العملية أمام توصيل الأدوية المعتمد على العلف. إحدى المشكلات المحتملة هي الترتيب غير الصحيح لقطع العلف، مما قد يؤدي إلى تفكك العلف بسرعة بعد وضعه في الماء. عادة ما ينتج ذلك عن عدم كفاية التحكم في درجة الحرارة و/أو الخلط أثناء التحضير، أو التسخين المطول، أو دورات التجميد والذوبان المتكررة للمواد العلفية. لمنع ذلك، يجب ضمان إذابة الجيلاتين الكاملة من خلال التسخين/الخلط المناسب، ويجب تقسيم المرقات المحضرة إلى أجزاء للاستخدام الواحد تذوب مرة واحدة فقط وتستخدم بسرعة. للتحضيرات الحساسة، ينصح بتحضير لقمة تغذية إضافية يمكن إضافتها إلى كأس ماء، مع التأكد من الإعداد الصحيح قبل التجربة. بالنسبة للمركبات التي تقلل من استذواق الأعلاف، يمكن تحسين القبول بإدخال جاذبات مثل عصير المحار12˒13 أو جاذبات الأسماك التجارية20. في هذه الدراسة، استخدم مستخلص الجمبري المحلول الملحي لتعزيز مقبولية الطعام وأثبت فعاليته. بدلا من ذلك، قد يحسن إعطاء عدة جرعات أصغر الاستهلاك مع تحقيق التعرض التراكمي المطلوب. بعيدا عن هذه الاعتبارات العملية، فإن التوصيل القائم على العلف له أيضا قيود دوائية متأصلة. كما هو الحال مع جميع طرق التوصيل الفموية، قد يؤدي امتصاص الجهاز الهضمي إلى تأخير أو تقليل التوافر الحيوي مقارنة بالطرق المعتمدة على الحقن، وقد يختلف استقرار المركبات داخل مصفوفة التغذية.
على الرغم من التكيف، قد لا تستهلك نسبة صغيرة من الحيوانات علف الجيلاتين ويجب استبعادها من التحليل، لأنها قد لا تتلقى الجرعة المتوقعة من الدواء. تتراوح معدلات الرفض عادة بين 2.4٪ و6.4٪ 15,16، وبالتالي لا تشكل عقبة منهجية رئيسية. قد يختلف تناول العلب أيضا بين السلالات. يتوافق تأثير السلالة هذا مع التقارير السابقة التي تشير إلى أن الخلفية الجينية يمكن أن تؤثر على الكمون للوصول إلى الغذاء20. يجب أخذ هذه العوامل في الاعتبار عند تصميم التجارب. يوصى بالإبلاغ عن الامتثال الغذائي إلى جانب هوية السلالة لتحسين الشفافية وقابلية التكرار.
قيد مهم آخر في الدراسة الحالية هو أن البروتوكول تم تطويره والتحقق منه حصريا في سمك الزرد البالغ، وبالتالي لا يمكن نقله مباشرة إلى مرحلة اليرقة. تعتمد هذه الطريقة على الجرعات الفردية بناء على كتلة الجسم وتناول قطع الجيلاتين المنفصلة. هذا ممكن لدى البالغين لكنه غير عملي في اليرقات بسبب حجم الفراغ الصغير، وسلوكها الغذائي القائم على التعليق، وصعوبة الحصول على قياسات موثوقة لكتلة الجسم الفردية. وبالتالي، فإن التكيف مع تطبيقات اليرقات سيتطلب تعديلا كبيرا. قد تشمل هذه التعديلات تطوير جسيمات على مقياس دقيق واستراتيجيات توصيل بديلة.
مقارنة بالطرق المعتمدة على العلف التي تم وصفها سابقا، يوفر هذا النهج دقة جرعات أعلى وسهولة استخدام. تتطلب أعلاف الجيلاتين التجارية تقسيم مواد غير متجانسة، مما يحد من دقة الجرعة12، بينما تمنح طرق أخرى كميات متجانسة لجميع الحيوانات وتفترض كتلة الجسم المتطابقة 14,21. من خلال تمكين الجرعات الفردية، تتجنب طريقة التغذية المعتمدة على الجيلاتين الموضحة هنا الجرعة المنخفضة أو الزائدة وتحسن التحكم التجريبي؛ وهذا يتوافق أيضا مع أفضل الممارسات لدى القوارض التي عادة ما تحدد الجرعة بناء على الوزن. هذه الطريقة مناسبة أيضا للدراسات التي تتطلب تعديلا دوائيا دقيقا ومتكررا، لأنها تؤدي إلى تقليل الإجهاد. يشمل ذلك تطبيقات في علم الأعصاب السلوكي، وعلم الأدوية العصبية، وأبحاث الشيخوخة. كما أنه مفيد للمركبات التي تتفاعل مع المخدرات أو تظهر استقرارا ضعيفا في البيئات المائية. على الرغم من أن هذا النهج يظهر هنا في أسماك الزرد البالغة، إلا أن هذا النهج قابل للتكيف بسهولة مع الكائنات المائية الأخرى النموذجية. بشكل عام، تعزز هذه التقنية دقة الجرعات، ورفاهية الحيوان، والمرونة المنهجية، مما يوسع فائدة نماذج الأسماك في البحث الطبي الحيوي.
الإفصاحات
يعتمد هذا البروتوكول على أعمال نشرت سابقا في مجلة علم الأحياء التجريبي، أوتشوكي إيه جي، كيني جي دبليو، 202311. تقدم المقالة الحالية إرشادات منهجية مفصلة وموسعة لإمكانية التكرار.
شكر وتقدير
وقد دعمت هذه الأعمال المعاهد الوطنية للصحة (R35GM142566) ج. و. ك.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| (+) MK-801 hydrogen maleate powder | SIGMA-ALDRICH | M107-5MG | |
| Gelatin From porcine skin powder | SIGMA-ALDRICH | G1890-100G | Gel strength ~300 g Bloom, Type A, Bioreagent |
| Mikro Fine Dried Brine shrimp | Brine Shrimp Direct | https://www.brineshrimpdirect.com/mikro-fine-dried-brine-shrimp-16-ounce | Fine < 400 micron |
| Spirulina powder | Brine Shrimp Direct | https://www.brineshrimpdirect.com/spirulina-powder-spirulina-powder-2-oz | 99% Pure blue green algae |
المراجع
- Grunwald, D. J., Eisen, J. S. Headwaters of the zebrafish emergence of a new model vertebrate. Nat Rev Genet. 3 (9), 717-724 (2002).
- Norton, W., Bally-Cuif, L. Adult zebrafish as a model organism for behavioural genetics. BMC Neurosci. 11 (1), 90 (2010).
- Gerlai, R. Evolutionary conservation translational relevance and cognitive function the future of zebrafish in behavioral neuroscience. Neurosci Biobehav Rev. 116, 426-435 (2020).
- Sneddon, L. U., Halsey, L. G., Bury, N. R. Considering aspects of the 3Rs principles within experimental animal biology. J Exp Biol. 220 (17), 3007-3016 (2017).
- Levin, E. D., Limpuangthip, J., Rachakonda, T., Peterson, M. Timing of nicotine effects on learning in zebrafish. Psychopharmacology (Berl). 184 (3-4), 547-552 (2006).
- Montgomery, J. E., Parsons, M. J., Hyde, D. R. A novel model of retinal ablation demonstrates that the extent of rod cell death regulates the origin of the regenerated zebrafish rod photoreceptors. J Comp Neurol. 518 (6), 800-814 (2010).
- Sison, M., Gerlai, R. Behavioral performance altering effects of MK-801 in zebrafish (Danio rerio). Behav Brain Res. 220 (2), 331-337 (2011).
- Neely, M. N., Pfeifer, J. D., Caparon, M. Streptococcus zebrafish model of bacterial pathogenesis. Infect Immun. 70 (7), 3904-3914 (2002).
- Kinkel, M. D., Eames, S. C., Philipson, L. H., Prince, V. E. Intraperitoneal injection into adult zebrafish. J Vis Exp. (42), e2126 (2010).
- Collymore, C., Rasmussen, S., Tolwani, R. J. Gavaging adult zebrafish. J Vis Exp. (78), e50691 (2013).
- Ochocki, A. J., Kenney, J. W. A gelatin-based feed for precise and non-invasive drug delivery to adult zebrafish. J Exp Biol. 226 (2), jeb245186 (2023).
- Sciarra, J. B., Tyler, A., Kolb, A. A gelatin-based diet for oral dosing juvenile to adult zebrafish. Lab Anim Sci Prof. 32, 35 (2014).
- Chang, C. T., Doerr, K. M., Whipps, C. M. Antibiotic treatment of zebrafish mycobacteriosis tolerance and efficacy of treatments with tigecycline and clarithromycin. J Fish Dis. 40 (10), 1473-1485 (2017).
- Zang, L., Morikane, D., Shimada, Y., Tanaka, T., Nishimura, N. A novel protocol for the oral administration of test chemicals to adult zebrafish. Zebrafish. 8 (4), 203-210 (2011).
- Atiratana, T., Goldson, A. R., Samosorn, S., Rajput, N., Praphairaksit, N., et al. The effects of Arabian jasmine on zebrafish behavior depends on strain sex and personality. PLoS One. 20 (9), e0332642 (2025).
- Beigloo, F., Davidson, C. J., Gjonaj, J., Perrine, S. A., Kenney, J. W. Individual differences in the boldness of female zebrafish are associated with alterations in serotonin function. bioRxiv. , (2024).
- Benvenutti, R., Gallas-Lopes, M., Marcon, M., Reschke, C. R., Herrmann, A. P., et al. Glutamate NMDA receptor antagonists with relevance to schizophrenia a review of zebrafish behavioral studies. Curr Neuropharmacol. 20 (3), 494-509 (2022).
- Fowler, L. A., Williams, M. B., Dennis-Cornelius, L. N., Farmer, S., Barry, R. J., et al. Influence of commercial and laboratory diets on growth body composition and reproduction in the zebrafish Danio rerio. Zebrafish. 16 (6), 508-521 (2019).
- Siccardi, A. J., Garris, H. W., Jones, W. T., Moseley, D. B., D’Abramo, L. R., et al. Growth and survival of zebrafish Danio rerio fed different commercial and laboratory diets. Zebrafish. 6 (3), 275-280 (2009).
- Oswald, M., Robison, B. D. Strain-specific alteration of zebrafish feeding behavior in response to aversive stimuli. Can J Zool. 86 (10), 1085-1094 (2008).
- Lu, Y., Patton, E. E. Long-term non-invasive drug treatments in adult zebrafish that lead to melanoma drug resistance. Dis Model Mech. 15 (5), dmm049401 (2022).
إعادة الطباعة والأذونات
