نموذج فأر من التعب المركزي تعديله باستخدام أسلوب منصة متعددة
August 14th, 2018
نقدم هنا، بروتوكولا لإدخال نموذج الفئران من التعب المركزي استخدام تعديل أسلوب منصة متعددة (ممبم).
يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في بناء نموذج التعب المركزي. على سبيل المثال ، كيفية إنتاج التعب من الجوانب الجسدية والنفسية وكيفية تقييمه. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي تركيب العوامل العقلية باستخدام طريقة المنصات المتعددة المعدلة لمحاكاة ظهور التعب المركزي بشكل أفضل.
توصلنا إلى الفكرة لأول مرة عندما لاحظنا الارتباط الوثيق بين الحرمان المتقطع من النوم والتعب المركزي. لقد جربنا ساعات وأيام مختلفة من الحرمان للحث على التعب المركزي ، وأخيرا وجدنا أن 14 ساعة على مدار 21 يوما كانت النمط الصحيح. يظهر النموذج صلاحية جيدة في التعب المركزي ، ويمكن استخدامه في الدراسات المستقبلية للمساعدة في مراجعة الآلية الأساسية للمرض.
ابدأ ببناء خزان بلاستيكي غير شفاف بدون غطاء. قم بإصلاح 15 منصة دائرية في الجزء السفلي من الخزان ، والتي يتم توزيعها بشكل منظم في ثلاثة صفوف وخمسة أعمدة. اترك مسافة كافية بين كل منصة ، حوالي 13 سم بين الصفوف و 10 سم بين الأعمدة.
قم بتركيب صنبور في مخرج المياه على الجانب الجانبي من الخزان. أخيرا ، اصنع غطاء شبكي من الأسلاك الحديدية للخزان ، مع تعليق صندوق طعام عليه. ابدأ بترقيم جذور ذيل الفئران بعلامة.
قم بوزن الفئران ، باستثناء الفئران الخفيفة للغاية أو الثقيلة ، وقسم الباقي بشكل عشوائي إلى مجموعات النموذج والتحكم. ضع الفئران برفق في أقفاص نظيفة ، واتركها تتأقلم مع المختبر لمدة ثلاثة أيام على الأقل. توفير إمدادات كافية من الماء والغذاء.
ابدأ بوضع الخزان في خدمة مسطحة ، ثم املأه بسبعة سنتيمترات من الماء الدافئ ، أي حوالي سنتيمتر واحد أسفل سطح المنصة. ثم ضع ما يكفي من العلف والماء ليوم واحد في صندوق الطعام ، وعلقه على الغلاف. بعد ذلك ، أخرج المجموعة النموذجية من الفئران من القفص من الذيل ، وضعها برفق في الخزان.
أطلق كل الفئران في الماء بدلا من المنصات لتحفيز خوفهم من الماء. تأكد من حصول كل فأر على منصة للوقوف عليها ، بينما تبقى الفئران من المجموعة الضابطة في أقفاصها الأصلية مع ما يكفي من الطعام والماء. بعد ذلك ، قم بتغطية الخزان ومراقبة الفئران.
بعد 14 ساعة ، أخرج الفئران النموذجية من الخزان ، وجفف شعرها بمجفف. لاحظ ذيول الفئران إذا تلاشت. ثم أعد الجرذ إلى القفص الأصلي مع الطعام والماء.
أخيرا ، اغسل الخزان وافتح الصنبور لتدفق مياه الصرف الصحي. ثم قم بتعقيم الخزان برذاذ الإيثانول بنسبة 75٪. تشير نتائج اختبار المجال المفتوح إلى أنه بالمقارنة مع المجموعة الضابطة ، هناك انخفاض كبير في كل من حركة التربية ومتوسط سرعة النشاط الإراعي في الفئران النموذجية.
يظهر اختبار المتاهة المرتفعة أن 21 يوما من النمذجة قللت من كل من الإدخالات والمدة في الذراع المفتوحة بشكل كبير مقارنة بالمجموعة الضابطة ، بينما كانت هناك زيادة في تلك الموجودة في الذراع المقربة. أشار اختبار السباحة الشامل إلى أن مدة السباحة للمجموعة النموذجية أقصر بكثير من المجموعة الضابطة. أخيرا ، تشير هذه النتائج إلى أن الدوبامين في منطقة ما تحت المهاد ، وكذلك نسبة الدوبامين إلى السيروتونين ، ينخفض بشكل كبير في المجموعة النموذجية مقارنة بالمجموعة الضابطة ، بينما يزداد محتوى السيروتونين بشكل كبير.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية بناء خزان متعدد المنصات وتطبيقه في نموذج التعب المركزي الخاص بك. هذا نموذج غير جراحي يسهل إتقانه. أثناء تجربة هذا النموذج ، من الأهمية بمكان مراقبة الباقي ، حيث يكونون عدوانيين للغاية في الأسبوعين الأولين ، وقد تحدث الإصابة.
على الرغم من أن هذا النموذج يهدف إلى توفير نظرة ثاقبة للتعب المركزي ، إلا أنه يمكن تطبيقه أيضا على أمراض أخرى عن طريق تركيب العوامل أو تعديل فترات النموذج ، مثل إجهاد الملاحة والاكتئاب.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة بروتوكولًا لإدخال نموذج فئران للإجهاد المركزي باستخدام طريقة المنصات المتعددة المعدلة (MMPM). يجمع النهج بين العوامل العقلية والجسدية لمحاكاة الإجهاد المركزي بشكل أفضل، بهدف استكشاف الآليات الأساسية وتأثيرات الحرمان المتقطع من النوم على النموذج.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- علم الأحياء السلوكي
- علم النفس
الخلفية
- يبحث النموذج في الإجهاد الناتج عن مصادر جسدية ونفسية.
- يستفيد من العلاقة بين الحرمان من النوم والإجهاد المركزي.
- تبين أن التعرض لمدة 14 ساعة على مدار 21 يومًا يؤدي بشكل فعال إلى تحفيز الإجهاد.
- يؤكد صحة استخدام النموذج للبحث المستقبلي في آليات المرض.
هدف الدراسة
- تطوير نموذج فئران موثوق به لدراسة الإجهاد المركزي.
- لتقييم كل من مكونات الإجهاد الجسدي والنفسي.
- لتمكين الدراسات الإضافية على آليات الإجهاد المركزي.
الطرق المستخدمة
- المنصة الرئيسية هي خزان منصات متعدد معدّل لحدوث الإجهاد المركزي.
- يتكون النموذج البيولوجي من فئران مصنّفة إلى مجموعات نموذجية ومجموعات تحكم بناءً على الوزن والتعيين العشوائي.
- تشمل الخطوات الرئيسية تأقلم الفئران، ومراقبة السلوك، وتطبيق تقنيات التحفيز.
- خضعت الفئران في المجموعة النموذجية لبروتوكول التعرض للماء لتحفيز الإجهاد.
- تم تقييم التأثيرات بعد التعرض باستخدام اختبارات سلوكية مختلفة.
النتائج الرئيسية
- كشفت الاختبارات السلوكية عن انخفاض في الحركة والنشاط في المجموعة النموذجية مقارنة بالضوابط.
- لوحظت تغييرات كبيرة في مستويات الدوبامين والسيروتونين في منطقة ما تحت المهاد.
- تؤكد النتائج على دور الدوبامين في الإجهاد مع آثار على دراسات الجهاز العصبي المركزي.
- أثبتت استجابات النموذج فعاليته في محاكاة الإجهاد المركزي.
الاستنتاجات
- تؤسس هذه الدراسة نموذجًا غير تدخلي وسهل التطبيق لأبحاث الإجهاد المركزي.
- تعزز النتائج فهم آليات الإجهاد المركزي، وتمهد الطريق لاستكشاف أعمق للاضطرابات ذات الصلة.
- يمكن تكييف النموذج لدراسة الحالات الأخرى المتأثرة بعوامل مماثلة.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
This rat model of central fatigue enables mechanistic de-risking in early discovery by simulating both physical and psychological contributors to fatigue, supporting target validation in CNS disorders. The model provides predictive value through quantifiable behavioral and neurochemical endpoints, aiding in lead identification and portfolio triage for fatigue-related indications.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by modeling fatigue from combined sleep deprivation and stress exposure.
- Operational Value: Enables functional target validation through measurable changes in voluntary activity and anxiety-like behaviors.
- Predictive Value: Supports mechanistic de-risking by linking model phenotypes to central neurotransmitter alterations.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for compound screening by establishing a stable fatigue phenotype.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible outputs via open field, elevated plus maze, and exhaustive swimming tests.
- Assay Readiness: Enables reliable evaluation of compounds affecting central fatigue pathways through quantifiable movement and biochemical readouts.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Models disease-relevant systems with demonstrated changes in dopamine and serotonin ratios, aligning with human central fatigue pathophysiology.
- Preclinical Validation: Supports risk-adjusted advancement decisions by confirming model responsiveness to fatigue-inducing conditions.
- Mechanistic De-risking: Focuses on predictive confidence by validating neurochemical changes that mirror clinical observations.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from hypothesis testing to lead identification, providing a disease-relevant system for CNS target validation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by modeling fatigue through intermittent sleep deprivation and water exposure stress.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized behavioral tests that quantify voluntary activity and anxiety-like behaviors.
- Analytics: Provides quantitative dependent variable measurements including rearing movement, average velocity, arm entries, duration, swimming duration, and neurotransmitter levels.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity via validated changes in hypothalamic dopamine and serotonin, relevant to fatigue disorder mechanisms.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for studying central fatigue and related conditions like depression through adjustable exposure durations.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence through validated behavioral and neurochemical phenotypes of central fatigue.
- Operational Value: Standardization and reproducibility via defined platform spacing, water depth, and exposure timing.
- Strategic Value: Improved go/no-go decisions by reducing mechanistic ambiguity in CNS fatigue targets.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization based on model fidelity to central fatigue symptomatology.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent handling, behavioral testing, and neurochemical assay techniques.
- Needs instrumentation for water tank maintenance, video tracking for behavioral analysis, and HPLC or ELISA for neurotransmitter quantification.
- Demands cross-team standardization of modeling duration, platform configuration, and behavioral test protocols.
- Involves adaptation considerations when modifying exposure duration or combining factors for other fatigue-related models.
- Includes practical limitations such as monitoring for inter-rat aggression during acclimatization to prevent injury and ensure data integrity.
