Name: Etablierung eines Geräts gegen Schlafentzug bei Mäusen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-09-22T14:10:00.000+00:00
Duration: 5 min 5 s
Description: Lernen Sie die Konstruktion einer kostengünstigen Schaukelplattform zur Schlafentzugserzeugung bei Mäusen. Diese Methode ermöglicht automatisierte, minimal-invasive Studien zu EEG-Veränderungen und metabolischen Effekten.

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Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der National Natural Science Foundation of China (82230014, 81930007, 82270342), des Shanghai Outstanding Academic Leaders Program (18XD1402400), der Science and Technology Commission of Shanghai Municipality (22QA1405400, 201409005200, 20YF1426100), des Shanghai Pujiang Talent Program (2020PJD030), des SHWSRS (2023-62), des Shanghai Clinical Research Center for Aging and Medicine (19MC1910500) und des Postgraduate Innovation Program des Bengbu Medical College unterstützt (Byycxz21075).

Alle Tierversuchsprotokolle in dieser Studie wurden von der Ethikkommission für das Wohlergehen von Labortieren des Renji-Krankenhauses, Medizinische Fakultät, Shanghai Jiao Tong Universität, genehmigt. In der Studie wurden männliche C57BL/6J-Mäuse im Alter von 8 bis 10 Wochen verwendet. Die Tiere stammten aus einer kommerziellen Quelle (siehe Materialtabelle). Die wichtigsten Teile, die für die Einrichtung des Geräts erforderlich sind, sind in Abbildung 1A aufgeführt.
1. Vorbereitung des Schlafentzugsgeräts
<ol><li>Befestigen Sie ein Ende einer 50 cm langen geschlitzten Stahlrinne in der Mitte einer 40 cm langen geschlitzten Stahlrinne mit Schrauben (siehe Materialtabelle), um eine T-förmige Struktur zu erhalten. Wiederholen Sie den Vorgang und stellen Sie zwei solcher T-förmigen Strukturen her (Abbildung 1B-a).</li>
	<li>Lassen Sie die beiden T-förmigen Strukturen parallel im Abstand von 30 cm nach oben stehen und verbinden Sie die Böden der beiden T-förmigen Strukturen mit einem 30 cm langen schraubkompatiblen Stahlzylinder (siehe Materialtabelle) mit Schrauben (Abbildung 1B-b).</li>
	<li>Platzieren Sie eine rechteckige Plattform aus Stahl (20 × 25 cm) (siehe Materialtabelle) zwischen den beiden T-förmigen Strukturen (Abbildung 1B-c). HINWEIS: Wenn keine gebrauchsfertigen rechteckigen Stahlplattformen in der angegebenen Größe verfügbar sind, kann man eine durch Schweißen von 2 mm dicken Flachstählen herstellen.</li>
	<li>Befestigen Sie jedes Ende eines 30 cm langen, schraubkompatiblen Stahlzylinders, der in der Plattform befestigt ist, an zwei Lagern, die an jeder der T-förmigen Strukturen 10 cm von der Oberseite entfernt befestigt sind (Abbildung 1B-d).</li>
	<li>Befestigen Sie eine Motorhalterung (siehe Materialtabelle) mit Schrauben an einer der T-förmigen Strukturen in einem Abstand von 25 cm von oben (Abbildung 1B-e). HINWEIS: Alternativ kann Konstruktionskleber verwendet werden, um die Motorhalterung anstelle von Crews an der T-förmigen Struktur zu befestigen.</li>
	<li>Montieren Sie einen Motor (siehe Materialtabelle) mit Schrauben an der Motorhalterung (Abbildung 1B-f).</li>
	<li>Befestigen Sie einen Lüfter (siehe Materialtabelle) mit selbstsichernden Bändern an der T-förmigen Struktur unterhalb des Motors (Abbildung 1B-g).</li>
	<li>Befestigen Sie das Lagerende einer Pleuelstange mit Schrauben an einer dem Motor zugewandten Plattformecke (Abbildung 1B-h).</li>
	<li>Ein weiteres Ende der Pleuelstange mit Schrauben an der Welle des Motors befestigen (Abbildung 1B-i).</li>
	<li>Bohren Sie mit einem Bohrer zwei 4-mm-Löcher an jeder der vier Ecken eines Kunststoffbehälters oder eines Standard-Tierkäfigs (siehe Materialtabelle) und bohren Sie zwei 4-mm-Löcher und ein unteres 6-mm-Loch auf der linken Seite des Käfigs (Abbildung 1B-j).</li>
	<li>Befestigen Sie den Käfig auf der rechteckigen Plattform mit selbstsichernden Bändern durch die Ecklöcher (Abbildung 1B-k).</li>
	<li>Bohren Sie mit einem Bohrer ein 5 mm großes Loch in die Kappe eines 50-ml-Zentrifugenröhrchens und stopfen Sie das Loch mit einer langen Düse, die mit einem Kugelhahn ausgestattet ist, um ein Austreten von Wasser zu verhindern. HINWEIS: Hydrogel wäre eine alternative Option für die Wasserversorgung, wenn die Anpassung von Wasserflaschen schwierig ist.</li>
	<li>Befestigen Sie die angepasste Wasserflasche auf der linken Seite des Käfigs mit selbstsichernden Bändern durch die beiden 4-mm-Löcher, wobei die Düse durch das 6-mm-Loch führt (Abbildung 1B-l).</li>
	<li>Verbinden Sie die elektrischen Ausgangsdrähte des Netzteiladapters mit den beiden Anschlüssen des Motors (Abbildung 1B-l). HINWEIS: Es gibt keine spezielle Polaritätsanforderung für den Anschluss der Drähte an die Motorklemmen.</li>
	<li>Verbinden Sie die elektrischen Eingangsdrähte des Netzteiladapters mit dem Zeitschütz (Abbildung 1B-m).</li>
</ol>2. Induktion von Schlafentzug
<ol><li>Drücken Sie die Tasten ganz rechts auf der linken bzw. rechten Hälfte des Zeitschützes (siehe Materialtabelle), bis auf den mechanischen Zählern auf beiden Seiten "M" erscheint (Abbildung 1C-a).</li>
	<li>Drücken Sie die mittleren Pluszeichentasten in der linken und rechten Hälfte des Zeitschützes, bis auf den mechanischen Zählern auf beiden Seiten "5M" erscheint (Abbildung 1C-b).</li>
	<li>Drücken Sie die Pluszeichentaste ganz links in der linken Hälfte des Zeitschützes, bis "15M" auf dem linken mechanischen Zähler erscheint (Abbildung 1C-c). HINWEIS: Das Zeitschütz ist dann im zyklischen Modus für 15 Minuten eingeschaltet und für 5 Minuten ausgeschaltet.</li>
	<li>Setze Mäuse ad libitum mit Wasser und Futter in den Käfig.</li>
	<li>Versorgen Sie das Zeitschütz und den Lüfter mit Strom. HINWEIS: Die Plattform schaukelt jetzt mit 10 Umdrehungen pro Minute.</li>
	<li>Wiegen Sie jede Maus jeden Tag zur Zeitgeberzeit 0 (ZT0). HINWEIS: Das Licht ist von 8 Uhr (ZT0) bis 20 Uhr (ZT12) eingeschaltet.</li>
</ol>3. Oraler Glukosetoleranztest
<ol><li>Messen Sie den Nüchternglukosespiegel bei nüchternen Mäusen, indem Sie Blutproben aus den Schwanzvenen entnehmen.</li>
	<li>Glukoselösung (2 g/kg Körpergewicht) intraperitoneal mit 1-ml-Spritzen injizieren.</li>
	<li>Entnehmen Sie Blutproben durch die Schwanzvene und testen Sie den Blutzucker 15 min, 30 min, 60 min bzw. 120 min nach der Glukoseinjektion.</li>
	<li>Setzen Sie die Mäuse nach dem Test ad libitum mit dem Futter und dem Wasser zurück in den Käfig.</li>
</ol>4. Entnahme des Hirngewebes
<ol><li>Enthaupten Sie die Mäuse nach angemessener Anästhesie, indem Sie sie 3-5 Minuten lang Isofluran (2%) aussetzen.</li>
	<li>Legen Sie den Schädel frei und machen Sie mit einer chirurgischen Schere einen 1 cm langen vertikalen Schnitt am Schädel.</li>
	<li>Entfernen Sie den Schädel mit Hilfe von Mückenhämotaten (siehe Materialtabelle), um das Hirngewebe freizulegen.</li>
	<li>Bewegen Sie das gesamte Gehirn vorsichtig mit einer gebogenen Pinzette aus der Schädelhöhle. HINWEIS: Hirngewebe sollte gemäß den örtlichen Richtlinien entfernt werden.</li>
	<li>Waschen Sie das Hirngewebe mit kalter phosphatgepufferter Kochsalzlösung (1x PBS, 4 °C).</li>
	<li>Das intakte Hirngewebe wird in flüssigem Stickstoff eingefroren und zur Langzeitlagerung auf -80 °C überführt. HINWEIS: Bei Lagerung bei -80 °C ist das schockgefrorene Hirngewebe mindestens 6 Monate lang stabil.</li>
</ol>5. Nachweis der Genexpression mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
<ol><li>Das Hirngewebe bei 4 °C oder auf Eis auftauen.</li>
	<li>Übertragen Sie das Gewebe in ein 1,5-ml-Mikrozentrifugenröhrchen und extrahieren Sie die Gesamt-RNA mit der TRIzol-basierten Methode13.</li>
	<li>Messen Sie die RNA-Konzentration mit einem Spektralphotometer (siehe Materialtabelle) nach der RNA-Extraktion.</li>
	<li>Durchführen einer reversen Transkription der Gesamt-RNA (1 μg) in komplementäre DNA (cDNA) unter Verwendung eines handelsüblichen Kits14.</li>
	<li>Messung des Genexpressionsniveaus mittels Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktionin Echtzeit 15.</li>
</ol>

<ol><li>Yang, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acute+sleep+deprivation+exacerbates+systemic+inflammation+and+psychiatry+disorders+through+gut+microbiota+dysbiosis+and+disruption+of+circadian+rhythms%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiological+Research%22%5BJournal%5D)">Acute sleep deprivation exacerbates systemic inflammation and psychiatry disorders through gut microbiota dysbiosis and disruption of circadian rhythms.</a> Microbiological Research. 268, 127292(2023).</li>
<li>Alanazi, M. T., Alanazi, N. T., Alfadeel, M. A., Bugis, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+deprivation+and+quality+of+life+among+uterine+cancer+survivors%3A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Supportive+Care+In+Cancer+%3A+Official+Journal+of+the+Multinational+Association+of+Supportive+Care+In+Cancer%22%5BJournal%5D)">Sleep deprivation and quality of life among uterine cancer survivors: systematic review.</a> Supportive Care In Cancer : Official Journal of the Multinational Association of Supportive Care In Cancer. 30 (3), 2891-2900 (2022).</li>
<li>Tobaldini, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep%2C+sleep+deprivation%2C+autonomic+nervous+system+and+cardiovascular+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Sleep, sleep deprivation, autonomic nervous system and cardiovascular diseases.</a> Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 74, 321-329 (2017).</li>
<li>Arthaud, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paradoxical+%28REM%29+sleep+deprivation+in+mice+using+the+small-platforms-over-water+method%3A+polysomnographic+analyses+and+melanin-concentrating+hormone+and+hypocretin%2Forexin+neuronal+activation+before%2C+during+and+after+deprivation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sleep+Research%22%5BJournal%5D)">Paradoxical (REM) sleep deprivation in mice using the small-platforms-over-water method: polysomnographic analyses and melanin-concentrating hormone and hypocretin/orexin neuronal activation before, during and after deprivation.</a> Journal of Sleep Research. 24 (3), 309-319 (2015).</li>
<li>Saré, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+sleep+restriction+in+developing+male+mice+results+in+long+lasting+behavior+impairments%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+In+Behavioral+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Chronic sleep restriction in developing male mice results in long lasting behavior impairments.</a> Frontiers In Behavioral Neuroscience. 13, 90(2019).</li>
<li>Roman, V., Vander Borght, K., Leemburg, S. A., Vander Zee, E. A., Meerlo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+restriction+by+forced+activity+reduces+hippocampal+cell+proliferation%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Sleep restriction by forced activity reduces hippocampal cell proliferation.</a> Brain Research. 1065 (1-2), 53-59 (2005).</li>
<li>Zhao, H. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+sleep+restriction+induces+cognitive+deficits+and+cortical+beta-amyloid+deposition+in+mice+via+BACE1-antisense+activation%5BTitle%5D)+AND+%22CNS+Neuroscience+%26+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">Chronic sleep restriction induces cognitive deficits and cortical beta-amyloid deposition in mice via BACE1-antisense activation.</a> CNS Neuroscience & Therapeutics. 23 (3), 233-240 (2017).</li>
<li>Lord, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+life+sleep+disruption+potentiates+lasting+sex-specific+changes+in+behavior+in+genetically+vulnerable+Shank3+heterozygous+autism+model+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Autism%22%5BJournal%5D)">Early life sleep disruption potentiates lasting sex-specific changes in behavior in genetically vulnerable Shank3 heterozygous autism model mice.</a> Molecular Autism. 13 (1), 35(2022).</li>
<li>Sinton, C. M., Kovakkattu, D., Friese, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+a+novel+method+to+interrupt+sleep+in+the+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Validation of a novel method to interrupt sleep in the mouse.</a> Journal of Neuroscience Methods. 184 (1), 71-78 (2009).</li>
<li>Rotenberg, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+after+immobilization+stress+and+sleep+deprivation%3A+common+features+and+theoretical+integration%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Reviews+in+Neurobiology%22%5BJournal%5D)">Sleep after immobilization stress and sleep deprivation: common features and theoretical integration.</a> Critical Reviews in Neurobiology. 14 (3-4), 225-231 (2000).</li>
<li>Kim, T. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Melatonin+modulates+adiponectin+expression+on+murine+colitis+with+sleep+deprivation%5BTitle%5D)+AND+%22World+Journal+of+Gastroenterology%22%5BJournal%5D)">Melatonin modulates adiponectin expression on murine colitis with sleep deprivation.</a> World Journal of Gastroenterology. 22 (33), 7559(2016).</li>
<li>Barf, R. P., Scheurink, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+disturbances+and+glucose+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22European+Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Sleep disturbances and glucose homeostasis.</a> European Endocrinology. 7, 14-18 (2011).</li>
<li>Rio, D. C., Ares, M., Hannon, G. J., Nilsen, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Purification+of+RNA+using+TRIzol+%28TRI+reagent%29%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Spring+Harbor+Protocols%22%5BJournal%5D)">Purification of RNA using TRIzol (TRI reagent).</a> Cold Spring Harbor Protocols. 2010 (6), (2010).</li>
<li>Libus, J., Štorchová, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+cDNA+generated+by+reverse+transcription+of+total+RNA+provides+a+simple+alternative+tool+for+quantitative+RT-PCR+normalization%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechniques%22%5BJournal%5D)">Quantification of cDNA generated by reverse transcription of total RNA provides a simple alternative tool for quantitative RT-PCR normalization.</a> Biotechniques. 41 (2), 156-164 (2006).</li>
<li>Nolan, T., Hands, R. E., Bustin, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+mRNA+using+real-time+RT-PCR%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Quantification of mRNA using real-time RT-PCR.</a> Nature Protocols. 1 (3), 1559-1582 (2006).</li>
<li>Mang, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+a+piezoelectric+system+as+an+alternative+to+electroencephalogram%2Felectromyogram+recordings+in+mouse+sleep+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep%22%5BJournal%5D)">Evaluation of a piezoelectric system as an alternative to electroencephalogram/electromyogram recordings in mouse sleep studies.</a> Sleep. 37 (8), 1383-1392 (2014).</li>
<li>Maret, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Homer1a+is+a+core+brain+molecular+correlate+of+sleep+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Homer1a is a core brain molecular correlate of sleep loss.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (50), 20090-20095 (2007).</li>
<li>Li, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Olfactory+deprivation+hastens+Alzheimer-like+pathologies+in+a+human+tau-overexpressed+mouse+model+via+activation+of+cdk5%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+neurobiology%22%5BJournal%5D)">Olfactory deprivation hastens Alzheimer-like pathologies in a human tau-overexpressed mouse model via activation of cdk5.</a> Molecular neurobiology. 53, 391-401 (2016).</li>
<li>Sousa, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Invariant+Natural+Killer+T+cells+resilience+to+paradoxical+sleep+deprivation-associated+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%2C+Behavior%2C+and+Immunity%22%5BJournal%5D)">Invariant Natural Killer T cells resilience to paradoxical sleep deprivation-associated stress.</a> Brain, Behavior, and Immunity. 90, 208-215 (2020).</li>
<li>Zhao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disruption+of+circadian+rhythms+by+shift+work+exacerbates+reperfusion+injury+in+myocardial+infarction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Disruption of circadian rhythms by shift work exacerbates reperfusion injury in myocardial infarction.</a> Journal of the American College of Cardiology. 79 (21), 2097-2115 (2022).</li>
<li>Miller, M. A., Cappuccio, F. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inflammation%2C+sleep%2C+obesity+and+cardiovascular+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Vascular+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Inflammation, sleep, obesity and cardiovascular disease.</a> Current Vascular Pharmacology. 5 (2), 93-102 (2007).</li>
<li>Minkel, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+deprivation+potentiates+HPA+axis+stress+reactivity+in+healthy+adults%5BTitle%5D)+AND+%22Health+Psychology%22%5BJournal%5D)">Sleep deprivation potentiates HPA axis stress reactivity in healthy adults.</a> Health Psychology. 33 (11), 1430(2014).</li>
<li>Bishir, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+deprivation+and+neurological+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Research+International%22%5BJournal%5D)">Sleep deprivation and neurological disorders.</a> BioMed Research International. 2020, 5764017(2020).</li>
<li>Franken, P., Tobler, I., Borbély, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+temperature+and+EEG+slow-wave+activity+in+the+rat%3A+analysis+of+vigilance+state+related+changes%5BTitle%5D)+AND+%22Pflugers+Archiv+%3A+European+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Cortical temperature and EEG slow-wave activity in the rat: analysis of vigilance state related changes.</a> Pflugers Archiv : European Journal of Physiology. 420 (5-6), 500-507 (1992).</li>
<li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+chronic+sleep+fragmentation+on+wake-active+neurons+and+the+hypercapnic+arousal+response%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep%22%5BJournal%5D)">Effects of chronic sleep fragmentation on wake-active neurons and the hypercapnic arousal response.</a> Sleep. 37 (1), 51-64 (2014).</li>
<li>Jones, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early-life+sleep+disruption+increases+parvalbumin+in+primary+somatosensory+cortex+and+impairs+social+bonding+in+prairie+voles%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Early-life sleep disruption increases parvalbumin in primary somatosensory cortex and impairs social bonding in prairie voles.</a> Science Advances. 5 (1), (2019).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Mausmodelle für Schlafentzug sind unerlässlich, um die Auswirkungen von Schlafstörungen auf verschiedene Krankheiten zu untersuchen, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen21, psychiatrische Erkrankungen22 und neurologische Störungen23. Unter den bestehenden Schlafentzugsstrategien bei Mäusen sind körperliche Ansätze, die eine wiederholte kurzzeitige Unterbrechung des Schlafs beinhalten, die amhäufigsten verwendeten 5,7,12</...

Die Störung des zirkadianen Rhythmus bezieht sich auf die Desynchronisation zwischen der äußeren Umgebung oder dem Verhalten und der endogenen biologischen Uhr. Eine der häufigsten Ursachen für eine Störung des zirkadianen Rhythmus ist Schlafentzug1. Schlafmangel wirkt sich nicht nur negativ auf die menschliche Gesundheit aus, sondern erhöht auch das Risiko für viele Krankheiten, darunter Krebs2 und Herz-Kreislauf-Erkrankungen3, erheblich. Die Mechanismen, die den schädlichen Auswirkungen von Schlafentzug zugrunde liegen, sind jedoch noch weitgehend unbekannt, und die Etablierung von Schlafentzugsmodellen ist unerlässlich, um unser Verständnis in dieser Hinsicht zu verbessern.
Es wurde über verschiedene Methoden zur Schlafentziehung bei Mäusen berichtet, wie z. B. die Verwendung von Wasserplattformen4, schonende Handhabung5, Gleitstangenkammern6, rotierende Trommeln7 und Käfigrührprotokolle 5,8,9. Schiebestangenkammern fegen automatisch über den Boden des Käfigs und zwingen die Mäuse, darüber zu laufen und wach zu bleiben. Bei den Käfig-Rührprotokollen werden Käfige auf Labor-Orbitalschüttler gesetzt, was zu einer effizienten Schlafstörung führt. Diese Methoden sind zwar automatisch und effektiv, können aber teuer sein, wenn mehrere Geräte parallel laufen müssen, insbesondere bei spezifischen Studiendesigns, die eine große Anzahl von Mäusen mit Schlafentzug umfassen, die für die Erstellung eines zirkadianen Genprofils benötigt werden. Auf der anderen Seite sind Wasserplattformen und sanfte Handhabungsprotokolle billigere und einfachere Methoden, die häufig verwendet werden, um Schlafentzug herbeizuführen. Die Wasserplattform erlaubt jedoch keine automatische Steuerung der vorgegebenen Entzugs-Ruhe-Zyklen10,11, und die schonende Handhabung erfordert von den Forschern eine kontinuierliche Wachsamkeit, um den Schlaf zu stören. Darüber hinaus können andere Modalitäten, wie rotierende Trommeln, durch soziale Isolation oder Stress verwirrt werden12.
Inspiriert von der orbitalen Shaker-basierten Methode wollen wir ein Protokoll zur Etablierung eines Rocker-Plattform-basierten Geräts für Schlafentzug bei Mäusen einführen. Diese Methode ist billig, effektiv, minimal stressig, kontrollierbar und automatisiert. Das derzeitige Protokoll ermöglicht es uns, ein auf der Wippplattform basierendes Gerät zu einem Preis zu entwickeln, der etwa zehnmal billiger ist als der von Orbitalschüttlern, basierend auf unserer Zugänglichkeit. Dieses Gerät störte effektiv den Schlaf von Mäusen, die in Gruppen gehalten wurden, und induzierte charakteristische Veränderungen des Schlafentzugs bei minimaler Stressreaktion. Es wird besonders nützlich für Forscher sein, die daran interessiert sind, die Auswirkungen und zugrunde liegenden Mechanismen von Schlafentzug auf die Pathogenese mehrerer Krankheiten zu untersuchen, insbesondere wenn die Studie mehrere Gruppen parallel Schlafentzug umfasst.

<table><tbody><tr><td>1,5 mL Mikrozentrifugenröhrchen</td><td>Axygen</td><td>MCT-150-C-S</td><td></td></tr><tr><td>50 mL Zentrifugenröhrchen</td><td>NEST</td><td>602002</td><td></td></tr><tr><td>Adenosin ELISA Kit</td><td>Ruifan Technologie</td><td>RF8885</td><td></td></tr><tr><td>Tierkäfig</td><td>ZeYa tech</td><td>MJ2</td><td></td></tr><tr><td>Blutzuckermessgerät</td><td>YuYue</td><td>580</td><td></td></tr><tr><td>C57BL/6J Mäuse</td><td>JieSiJie Labortier</td><td>N/A</td><td>Alter: 8-10 Wochen</td></tr><tr><td>Pleuel</td><td>ShengXiang Tech</td><td>N/A</td><td>Länge:&nbsp; 20 cm</td></tr><tr><td>Lüfter</td><td>LiMing</td><td>EFB0805VH</td><td>Versorgungsspannung: 5 V; Leistungsaufnahme: 1,2 W; Luftstrom: 26,92 cfm; Abmessungen: 40 mm * 40 mm * 56 mm</td></tr><tr><td>Corticosteron ELISA-Kit</td><td>Elabscience</td><td>E-OSEL-M0001</td><td></td></tr><tr><td>EEG/EMG-Aufzeichnungs- und Analysesystem</td><td>Pinnacle Technology</td><td>8200-K1-iSE3</td><td></td></tr><tr><td>Isofluran</td><td>RWD</td><td>20071302</td><td></td></tr><tr><td>Mückenhämostaten</td><td>FST</td><td>13011-12</td><td>Chirurgisches Instrument</td></tr><tr><td>Motor und Motorhalterung</td><td>MingYang</td><td>MY36GP-555</td><td>Versorgungsspannung: 24 V dc; Durchmesser der Welle: 8 mm; Maximales Abtriebsdrehmoment: 100 Kgf.cm; Maximale Ausgangsdrehzahl: 10 U/min</td></tr><tr><td>NanoDrop 2000c</td><td>Thermo Scientific</td><td>NanoDrop 2000c</td><td></td></tr><tr><td>Netzteiladapter</td><td>MingYang</td><td>QiYe-0243</td><td>Eingangsspannung: 110-220V ac; Ausgangsspannung: 24 V dc; Ausgangsstrom: 2 A; Kabellänge: 2 m</td></tr><tr><td>kommerzielles qPCR-Kit</td><td>Vazyme</td><td>Q711-02</td><td></td></tr><tr><td>qPCR-Messgerät</td><td>Roche</td><td>480</td><td></td></tr><tr><td>Rechteckige Plattform, die mit einem schraubenkompatiblen Stahlzylinder befestigt ist</td><td>Kundenspezifisch</td><td>N/A</td><td>Breite: 20 cm; Länge: 25 cm; Länge des Zylinders: 30 cm, Dicke: 2 mm</td></tr><tr><td>Reverse RNA zu cDNA kommerzielles Kit</td><td>Vazyme</td><td>R323-01</td><td></td></tr><tr><td>Schraube und Mutter</td><td>Guwanji</td><td>N/A</td><td>Innendurchmesser: 6 mm, 12 mm</td></tr><tr><td>Schraubentauglicher Stahlzylinder</td><td>Kundenspezifische</td><td>N/A</td><td>Länge: 300 mm</td></tr><tr><td>Geschlitzte Stahlkanäle</td><td>Kundenspezifische</td><td>N/A</td><td>Länge: 400 mm oder 500 mm, Dicke: 2 mm</td></tr><tr><td>Zeitschütz</td><td>LiXiang</td><td>DH48S-S</td><td>Versorgungsspannung: 110-220 V ac; Gemessene Einheiten: Stunden, Minuten, Sekunden; Kontaktkonfiguration: DPDT</td></tr><tr><td>TRIzol</td><td>Vazyme</td><td>R401-01</td><td></td></tr></tbody></table>

etablierung eines geräts gegen schlafentzug bei mäusen

Establishing a Device for Sleep Deprivation in Mice

Die Störung des zirkadianen Rhythmus bezieht sich auf die Desynchronisation zwischen der äußeren Umgebung oder dem Verhalten und der endogenen molekularen Uhr, die die Gesundheit erheblich beeinträchtigt. Schlafentzug ist eine der häufigsten Ursachen für eine Störung des zirkadianen Rhythmus. Es wurde über verschiedene Modalitäten (z. B. Plattformen auf dem Wasser, schonende Handhabung, Gleitstangenkammern, rotierende Trommeln, Orbitalschüttler usw.) berichtet, um Schlafentzug bei Mäusen zu induzieren, um seine Auswirkungen auf die Gesundheit zu untersuchen. Die aktuelle Studie stellt eine alternative Methode für Schlafentzug bei Mäusen vor. Es wurde ein automatisiertes Gerät entwickelt, das auf einer Wippplattform basiert, das kostengünstig ist und den Schlaf von Mäusen in Gruppenhaltung in einstellbaren Zeitintervallen effizient stört. Dieses Gerät induziert charakteristische Veränderungen des Schlafentzugs bei minimaler Stressreaktion. Folglich kann sich diese Methode als nützlich für Forscher erweisen, die daran interessiert sind, die Auswirkungen und zugrunde liegenden Mechanismen von Schlafentzug auf die Pathogenese mehrerer Krankheiten zu untersuchen. Darüber hinaus bietet es eine kostengünstige Lösung, insbesondere wenn mehrere Schlafentzugsgeräte parallel laufen müssen.

Das etablierte Gerät für Schlafentzug bei Mäusen ist in Abbildung 1D dargestellt. Am Tag 7 nach Beginn des Schlafentzugs zeigten Elektroenzephalogramm (EEG) und Elektromyographie (EMG)16, dass das Gerät die Schlafdauer signifikant verkürzte und die Wachdauer bei Mäusen verlängerte (Abbildung 2A-D). In der Zwischenzeit erhöhte das aktuelle Protokoll signifikant den Adenosinaufbau und die mRNA-Spiegel von <...

Das vorliegende Protokoll skizziert eine Methode zur Einrichtung eines kostengünstigen Rocker-Plattform-basierten Geräts, das zur Induktion von Schlafentzug bei Mäusen verwendet wird. Dieses Gerät hat sich als wirksam erwiesen, wenn es darum geht, Störungen des durch Elektroenzephalogramm (EEG) nachgewiesenen Schlafmusters zu verursachen und metabolische und molekulare Veränderungen im Zusammenhang mit Schlafentzug zu induzieren.

Etablierung eines Geräts gegen Schlafentzug bei Mäusen

Circadian rhythm disruption refers to the desynchronization between the external environment or behavior and the endogenous molecular clock, which ...

Die Mechanismen, die den schädlichen Auswirkungen von Schlafentzug zugrunde liegen, sind noch weitgehend unbekannt, und die Etablierung von Schlafentzugsmodellen ist unerlässlich, um unser diesbezügliches Verständnis zu verbessern. Diese Methode ist billig, effektiv, minimal stressig, kontrollierbar und automatisiert. Das derzeitige Protokoll ermöglicht es uns, ein auf der Wippplattform basierendes Gerät zu einem Preis zu entwickeln, der aufgrund unserer Zugänglichkeit etwa 10-mal billiger ist als der von Orbitalschüttlern.Beginnen Sie damit, ein Ende eines 50 Zentimeter langen geschlitzten Stahlkanals in der Mitte eines 40 Zentimeter langen geschlitzten Stahlkanals mit Schrauben zu befestigen. Dadurch entsteht eine T-förmige Struktur. Positionieren Sie die beiden T-förmigen Strukturen im Abstand von 30 Zentimetern aufrecht.Verbinden Sie die Böden von Konstruktionen mit einem 30 Zentimeter langen, schraubkompatiblen Stahlzylinder mit Schrauben. Platzieren Sie dann eine rechteckige Plattform aus Stahl zwischen den beiden T-förmigen Strukturen. Befestigen Sie jedes Ende eines 30 Zentimeter langen, schraubkompatiblen Stahlzylinders mit zwei Lagern.Befestigen Sie mit Schrauben eine Motorhalterung an einer der T-förmigen Strukturen 25 Zentimeter von der Oberseite entfernt. Montieren Sie nun einen Motor mit Schrauben an dieser Motorhalterung. Befestigen Sie einen Lüfter mit selbstsichernden Bändern an der T-förmigen Struktur unterhalb des Motors.Befestigen Sie das Lagerende einer Pleuelstange mit Schrauben an einer Plattformecke, die dem Motor zugewandt ist, und das andere Ende an der Motorwelle. Als nächstes machst du mit einem Bohrer zwei vier Millimeter große Löcher an jeder Ecke eines Plastikbehälters. Bohren Sie auf der linken Seite des Behälters zwei zusätzliche Vier-Millimeter-Löcher sowie ein unteres Sechs-Millimeter-Loch.Verriegeln Sie den Kunststoffbehälter auf der rechteckigen Plattform mit selbstsichernden Bändern durch die gebohrten Ecklöcher. Befestigen Sie die Wasserflasche auf der linken Seite des Kunststoffbehälters mit selbstsichernden Bändern durch die beiden vier Millimeter großen Löcher, wobei die Düse durch das sechs Millimeter große Loch führt. Verbinden Sie nun die elektrischen Ausgangsdrähte des Netzteiladapters mit den beiden Anschlüssen des Motors.Verbinden Sie dann die Eingangsdrähte mit dem Zeitschütz. Drücken Sie die Vorzeichentasten ganz rechts in der linken bzw. rechten Hälfte des Zeitschützes, bis M auf den mechanischen Zählern auf beiden Seiten erscheint. Befolgen Sie diese Aktion, indem Sie die mittleren Zeichentasten an beiden Hälften des Zeitschützes drücken, bis 5M auf den mechanischen Zählern erscheint.Schließen Sie diese Einstellung ab, indem Sie die Vorzeichentaste ganz links in der linken Hälfte des Zeitschützes drücken, bis 15M auf dem linken mechanischen Zähler erscheint. Als nächstes legst du die Maus in den Käfig. Versorgen Sie dann das Zeitschütz und den Lüfter mit Strom.Am siebten Tag nach Beginn des Schlafentzugs zeigten EEG- und EMG-Überwachung, dass das Schlafentzugsgerät die Schlafdauer signifikant verkürzte und die Wachdauer bei Mäusen erhöhte. Im Vergleich zur Kontrollgruppe wurden erhöhte Konzentrationen erfolgreicher Schlafentzugsmarker wie Adenosinaufbau und Homer1a-mRNA-Spiegel im Gehirn beobachtet. Es wurden jedoch keine signifikanten Veränderungen der Serum-Corticosteron-Spiegel beobachtet.Nach sieben Tagen Schlafentzug wurde eine signifikante Abnahme der Größe, des Körpers und des Thymusgewichts der Mäuse beobachtet. Darüber hinaus war die Glukosetoleranz bei Mäusen nach Schlafentzug signifikant beeinträchtigt. Schlafentzug zeigte auch eine signifikante Veränderung der Expressionsmuster von Uhrengenen im Gehirn, was auf eine Störung der molekularen Uhr hindeutet.Das Gleichgewicht der Pleuelstange und die relative Position der Pleuelstange zwischen der rechteckigen Stahlplattform und dem Motor sind die wichtigsten Dinge. Der Forscher kann diese Technik verwenden, um die Auswirkungen und zugrunde liegenden Mechanismen von Schlafentzug auf verschiedene Gesundheitszustände zu untersuchen.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Medicine

Medizin

Quelle: Kodani, S., et.al. Optogenetische Manipulation neuronaler Schaltkreise bei der Überwachung von Schlaf-/Wachzuständen bei Mäusen. J. Vis. Exp. (2019)Dieses Video zeigt die optogenetische Manipulation neuronaler Schaltkreise, die am Übergang vom Schlaf in den Wachzustand bei Mäusen beteiligt sind. Bei dem Verfahren werden eine optische Faser und Elektroden chirurgisch in das Gehirn und die Muskeln implantiert, um eine Lichtstimulation und elektrophysiologische Aufzeichnung zu ermöglichen.

Optogenetische Manipulation neuronaler Schaltkreise für den Übergang vom Schlaf in den Wachzustand bei Mäusen

Dieses Video zeigt ein Protokoll für die Implantation einer Elektroenzephalogramm (EEG) und Elektromyogramm (EMG) Elektrodenanordnung in eine anästhesierte Maus. Der Prozess umfasst die Befestigung der Maus auf einem stereotaktischen Rahmen, einen Mittellinienschnitt im Schädel, das Bohren von Löchern für die Elektroden und das Fixieren der Elektrodeneinheit für die Signalaufzeichnung. Nach der Wiederherstellung wird das Schlaf-Wach-Verhalten der Maus anhand der aufgezeichneten Signale...

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Etablierung eines Geräts gegen Schlafentzug bei Mäusen

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