El presente protocolo describe un sistema de "movimiento pasivo de la cabeza" diseñado a medida, que reproduce aceleraciones mecánicas en las cabezas de los roedores generadas durante su carrera en cinta a velocidades moderadas. Permite diseccionar factores/elementos mecánicos de los efectos beneficiosos del ejercicio físico.
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Artículo de método
Aplicación del movimiento pasivo de la cabeza para generar aceleraciones definidas en las cabezas de roedores
* These authors contributed equally
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Resumen
Resumen
El ejercicio es ampliamente reconocido como eficaz para diversas enfermedades y trastornos físicos, incluidos los relacionados con la disfunción cerebral. Sin embargo, los mecanismos moleculares detrás de los efectos beneficiosos del ejercicio son poco conocidos. Muchos entrenamientos físicos, particularmente aquellos clasificados como ejercicios aeróbicos como trotar y caminar, producen fuerzas impulsivas en el momento del contacto del pie con el suelo. Por lo tanto, se especuló que el impacto mecánico podría estar implicado en cómo el ejercicio contribuye a la homeostasis del organismo. Para probar esta hipótesis en el cerebro, se desarrolló un sistema de "movimiento pasivo de la cabeza" diseñado a medida (en adelante, PHM) que puede generar aceleraciones verticales con magnitudes y modos controlados y definidos y reproducir la estimulación mecánica que podría aplicarse a las cabezas de los roedores durante la carrera en cinta a velocidades moderadas, una intervención típica para probar los efectos del ejercicio en animales. Mediante el uso de este sistema, se demostró que PHM recapitula la serotonina (5-hidroxitriptamina, en lo sucesivo denominada 5-HT) receptor subtipo 2A (5-HT2A) señalización en las neuronas de la corteza prefrontal (PFC) de ratones. Este trabajo proporciona protocolos detallados para aplicar PHM y medir sus aceleraciones mecánicas resultantes en las cabezas de los roedores.
Introducción
El ejercicio es beneficioso para tratar o prevenir varios trastornos físicos, incluyendo enfermedades del estilo de vida como la diabetes mellitus y la hipertensión esencial1. En relación con esto, también se han acumulado evidencias sobre los efectos positivos del ejercicio sobre las funciones cerebrales2. Sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes a los beneficios del ejercicio para el cerebro siguen siendo principalmente no dilucidados. La mayoría de las actividades físicas y entrenamientos generan aceleraciones mecánicas en la cabeza, al menos hasta cierto punto. Mientras que diversos fenómenos fisiológicos ....
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Protocolo
Todos los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Centro Nacional de Rehabilitación para Personas con Discapacidades. Se utilizaron ratas Sprague-Dawley macho de 8-9 semanas de edad para medir las aceleraciones en la cabeza durante la carrera en cinta rodante y PHM. Se utilizaron ratones machos C57BL/6 de 9-10 semanas de edad para pruebas de comportamiento y análisis histológicos del PFC. Los animales se obtuvieron de fuentes comerciales (ver Tabla de Materiales).
1. Medición de magnitudes de aceleraciones a lo largo de los ejes x, y y z durante el funcio....
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Resultados
La magnitud máxima de las aceleraciones verticales en las cabezas de las ratas durante su carrera en cinta a una velocidad moderada (20 m/min) fue de aproximadamente 1,0 × g (Figura 1C). El sistema PHM (Figura 1D) se configuró para generar picos de aceleración vertical de 1,0 × g en las cabezas de los roedores.
La aplicación de PHM (2 Hz, 30 min/día durante 7 días) a ratones atenuó significativamente su HTR en compar.......
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Discusión
Utilizando el sistema de aplicación PHM desarrollado, hemos demostrado que la señalización 5-HT en sus neuronas PFC está regulada mecánicamente. Debido a la complejidad de los efectos del ejercicio, ha sido difícil diseccionar con precisión las consecuencias del ejercicio en el contexto de la promoción de la salud. La atención se centra en los aspectos mecánicos para evitar la participación o contribución de eventos metabólicos que pueden ocurrir con o posteriormente a las actividades de ejercicio, como el consumo de ene.......
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Divulgaciones
Los autores declaran que no hay ningún interés en competencia asociado con el trabajo descrito en este documento.
Agradecimientos
Esta labor fue apoyada en parte por el Fondo de Investigación Intramuros del Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar del Japón; Subvenciones para la investigación científica de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (KAKENHI 15H01820, 15H04966, 18H04088, 20K21778, 21H04866, 21K11330, 20K19367); Programa apoyado por MEXT para la Fundación de Investigación Estratégica en Universidades Privadas, 2015-2019 del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología de Japón (S1511017); la Fundación Naito de Ciencia e Ingeniería. Esta investigación también recibió fondos de la Alianza para la Investigación y Capacitación en Rehabilitación Regenerati....
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 5-hidroxitriptófano (5-HTP) | Sigma-Aldrich | H9772 | Precursor de la serotonina (5-HT) |
| Controlador de motor sin escobillas | Motor oriental | BMUD30-A2 | Cambiador de velocidad controlador de motor incorporado |
| C57BL/6 | ratones Empresa de levadura oriental | C57BL/6J | Ratones utilizados en este estudio |
| Criostato | Leica | CM33050S | Microtomo para cortar muestras |
| congeladasMotor DC | Motor Oriental | BLM230-GFV2 | Motor |
| Burro anti-cabra Alexa Fluor 568 | Invitrogen | A-11057 | Anticuerpo secundario utilizado para la tinción inmunohistoquímica |
| Burro anti-ratón Alexa Fluor 647 | Invitrogen | A-31571 | Anticuerpo secundario utilizado para la tinción inmunohistoquímica |
| Burro anti-conejo Alexa Fluor 488 | Invitrogen | A-21206 | Anticuerpo secundario utilizado para la tinción inmunohistoquímica |
| Suero de burro | Sigma-Aldrich | S30-100ML | Bloqueador de la unión inespecífica de anticuerpos en la tinción inmunohistoquímica |
| Microscopio de fluorescencia | Keyence | BZ-9000 | Microscopio de fluorescencia |
| Cabra policlonal anti-5-HT2A | receptor Santa Cruz Biotechnology | sc-15073 | Anticuerpo primario utilizado para la tinción inmunohistoquímica |
| Isoflurano | Pfizer | v002139 | Anestésico inhalatorio |
| KimWipe NIPPON PAPER CRECIA | S-200 | Paño de papel para la limpieza de superficies, piezas, instrumentos en el laboratorio | |
| Bloqueador de líquidos | Daido Sangyo | Marcador PAP-S | utilizado para hacer que la superficie del portaobjetos sea repelente al agua |
| Anti-NeuN monoclonal de ratón (clon A60) | EMD Millipore (Merck) | MAB377 | Anticuerpo primario utilizado para la tinción inmunohistoquímica |
| NinjaScan-Light | Switchscience | SSCI-023641 | Acelerómetro para medir aceleraciones |
| Compuesto OCT | Sakura Finetek | 45833 | Agente de inclusión para la preparación de secciones de tejido congelado |
| ProLong Gold Antifade Mountant | Invitrogen | P36934 | Medio de montaje para prevenir Desvanecimiento por harina |
| Anti-c-Fos policlonal de conejo | Santa Cruz Biotechnology | sc-52 | Anticuerpo primario utilizado para la tinción inmunohistoquímica |
| Caja de portaobjetos | AS ONE | 03-448-1 | Caja opaca para almacenar portaobjetos |
| Spike2 | Cambridge electronic design limited (CED) | N/A | Software de aplicación utilizado para analizar la aceleración Ratas |
| Sprague-Dawley | Japón SLC | Slc:SD | Ratas utilizadas en este estudio |
| Máquina de cinta de correr | Muromachi | MK-680 | Sistema utilizado en experimentos de carrera forzada de ratas y ratones |
Referencias
- Lackland, D. T., Voeks, J. H. Metabolic syndrome and hypertension: regular exercise as part of lifestyle management. Current Hypertension Reports. 16 (11), 1-7 (2014).
- Heyn, P., Abreu, B. C., Ottenbacher, K. J.
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Reimpresiones y permisos
