Articolo metodologico

L'effetto del decotto anti-fatica sui comportamenti e sugli indicatori sierologici in un modello di ratto a fatica centrale

915 visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/66481

⸱

12 aprile 2024

 ,  ,  ,  , 
1School of Traditional Chinese Medicine, Beijing University of Chinese Medicine

In questo articolo

Sommario

Qui, introduciamo un protocollo per valutare gli effetti del decotto anti-fatica (AFD) sulla fatica centrale nei ratti modellato con il metodo a piattaforma multipla modificata (MMPM) monitorando sia le loro risposte comportamentali che i marcatori sierologici.

Abstract

Questo studio mirava a valutare gli effetti del decotto anti-fatica (AFD) contro l'affaticamento centrale osservando i comportamenti e gli indicatori sierologici dei ratti modellati con il metodo a piattaforma multipla modificata (MMPM) dopo l'intervento farmacologico. Le misurazioni della forza di presa sono state utilizzate per valutare la forza muscolare dei ratti. Il test in campo aperto è stato utilizzato per valutare il comportamento ansioso, mentre il test del labirinto d'acqua di Morris è stato condotto per valutare la funzione di memoria dei ratti. A seguito delle valutazioni comportamentali, sono stati raccolti campioni di siero di ratto per misurare le concentrazioni di corticosterone (CORT) e acido lattico (LAC). La concentrazione di LAC è stata determinata utilizzando il metodo colorimetrico, mentre la concentrazione di CORT è stata misurata utilizzando il metodo ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay). Rispetto al gruppo di controllo in bianco, seguendo la modellazione MMPM, i ratti hanno mostrato riduzioni significative della forza di presa e una ridotta capacità di memoria. L'analisi sierica ha rivelato un aumento dei livelli di LAC e CORT nei ratti del gruppo modello. L'AFD può invertire notevolmente questi cambiamenti negativi in una certa misura. Questi risultati evidenziano gli effetti positivi dell'AFD e del coenzima Q10 sulle capacità fisiche e cognitive e le alterazioni dei livelli sierici di biomarcatori dei ratti con affaticamento centrale.

Introduzione

L'affaticamento è un fenomeno multiforme e aspecifico che è tipicamente caratterizzato da sensazioni di stanchezza e ridotta capacità di funzionare1. Può essere classificata come affaticamento periferico, che si verifica a livello muscolare, o affaticamento centrale, che origina nel sistema nervoso centrale 3,4. L'affaticamento centrale prolungato può contribuire in modo significativo a problemi psicologici, tra cui ansia, depressione, disagio psicologico e problemi di memoria 5,6. Nonostante causi un disagio significativo, c'è una scarsità di farmaci specifici mirati all'affaticamento centrale7. Mentre il metilfenidato, uno stimolante del sistema nervoso centrale, può fornire un sollievo temporaneo, i suoi effetti collaterali, come l'insonnia e le palpitazioni, possono peggiorare la condizione 8,9.

In precedenti applicazioni cliniche, la medicina tradizionale cinese ha mostrato risultati promettenti nel trattamento dell'affaticamento centrale, incorporando approcci come decotti orali, agopuntura e Tai Chi 10,11,12. Il decotto anti-fatica (AFD) è una formula efficace sviluppata dal professor Li Feng sulla base di una vasta esperienza clinica e ha dimostrato effetti terapeutici positivi. È costituito da Astragalus membranaceus (Huangqi), Fructus aurantii (Zhiqiao), Fructus crataegi (Shanzha), Schisandra chinensis (Wuweizi), Angelica sinensis (Danggui) e Dendrobium officinale (Shihu), in un rapporto di 15: 15: 10: 5: 7: 8. Il decotto di AFD è stato concentrato a 110 ml dopo l'ebollizione con dieci volte il volume di acqua deionizzata per 1 ora tre volte. In uno studio precedente, abbiamo stabilito un modello animale di affaticamento centrale utilizzando il metodo MMPM (Modified Multiple Platform Method) e abbiamo confermato la manifestazione dell'affaticamento centrale attraverso valutazioni comportamentali e dei neurotrasmettitori del sistema nervoso centrale13. In questo studio, abbiamo utilizzato l'intervento AFD nel modello animale di affaticamento centrale per valutarne gli effetti farmacologici attraverso valutazioni comportamentali.

Protocollo

Questo lavoro di ricerca aderisce alle linee guida etiche per il benessere degli animali. Sono state mantenute cure e condizioni di alloggio adeguate per garantire la salute e il benessere degli animali e tutte le procedure sono state approvate dal comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali dell'Università di Medicina Cinese di Pechino (BUCM-4-2019041504-2094).

1. Allevamento e raggruppamento di animali

NOTA: Durante lo studio, il benessere degli animali è stato mantenuto seguendo i principi delle 3R (Riduzione, Perfezionamento e Sostituzione).

  1. Per questo studio, selezionare 54 ratti Wistar privi di patogeni specifici (SPF) di sei settimane con un peso corporeo compreso tra 210 g ± 10 g.
  2. Alloggiare i ratti nella struttura per animali in condizioni controllate: temperatura di 23 ± 2 °C, umidità relativa del 50% e un ciclo luce/buio di 12 ore/12 ore. Lasciare acclimatare gli animali per 3 giorni prima dell'esperimento.
  3. Dividere casualmente i ratti in un gruppo di controllo in bianco (etichettato come "a" nelle figure), un gruppo modello (etichettato come "b" nelle figure), un gruppo AFD-dose bassa (AFD-L; etichettato come "c" nelle figure), un gruppo AFD-dose media (AFD-M; etichettato come "d" nelle figure), un gruppo AFD-dose alta (AFD-H; etichettato come "e" nelle figure), un gruppo di Coenzima Q10 (CoQ10; etichettato come "f" nelle figure), con 9 ratti in ogni gruppo, utilizzando un metodo della tabella dei numeri casuali.

2. Modellazione e intervento

NOTA: L'istituzione di questo modello si è basata sulla letteratura precedente13.

  1. Usa la scatola di modellazione autocostruita (fornita dal Laboratorio di Neuroimmunologia dell'Università di Medicina Cinese di Pechino).
    NOTA: La scatola per modellismo ha una lunghezza di 110 cm, una larghezza di 60 cm e un'altezza di 40 cm. Il fondo è fissato con 15 piattaforme circolari (diametro 6,5 cm, altezza 8 cm). La distanza orizzontale tra le due piattaforme è di 13 cm e la distanza verticale è di 10 cm. La scatola per campo aperto ha una lunghezza, una larghezza e un'altezza rispettivamente di 100 cm, 100 cm e 35 cm. Il fondo è nero e il muro è blu scuro. Il fondo della scatola di campo aperto è diviso in 25 sezioni quadrate con dimensioni di 25 cm, con i 9 quadrati centrali designati come zona centrale e i 16 quadrati esterni come zona periferica.
  2. Assicurarsi che il livello dell'acqua nella piscina sia di circa 1 cm sopra la piattaforma e che la temperatura dell'acqua sia mantenuta a 23 ± 2 °C.
  3. Dopo l'inizio dell'esperimento, posiziona il ratto nella scatola ricoperta di rete metallica sulla superficie e premila con dei pesi per evitare che gli animali scappino. Sospendi una quantità sufficiente di cibo sotto la rete metallica e fornisci acqua potabile pulita.
  4. Posiziona il topo nel gruppo di modelli nella scatola alle 18:00 di ogni giorno e tiralo fuori alle 8:00 del giorno successivo. Dopo ogni sessione di modellazione, asciuga il ratto e rimettilo in una gabbia pulita. Eseguire la modellazione ininterrottamente per 21 giorni.
  5. Durante l'esperimento, pulisci la scatola, cambia l'acqua ogni giorno e fornisci cibo a sufficienza.
  6. Il 15° giorno di modellazione, somministrare gli agenti tramite lavanda gastrica alle 10:00 di ogni giorno per un periodo continuativo di 7 giorni.
    1. Somministrare il gruppo AFD-L alla dose di 3,24 g/kg/giorno, il gruppo AFD-M a 6,48 g/kg/giorno e il gruppo AFD-H a 12,96 g/kg/giorno. Somministrare il coenzima Q10 alla dose di 10 mg/kg/die.
    2. Quando si somministrano gli agenti tramite lavanda gastrica, preparare una sospensione mescolando la dose necessaria in acqua distillata. Il volume di somministrazione per ciascun gruppo è di 10 ml/kg. Dare al grezzo e ai gruppi modello la stessa quantità di acqua distillata.
      NOTA: I dosaggi somministrati ai ratti sono stati calcolati utilizzando il metodo della superficie corporea (BSA) e convertiti secondo i normali dosaggi terapeutici per l'uomo14.

3. Valutazioni comportamentali

  1. Forza di presa dei ratti
    1. Afferra la coda del topo e posizionala delicatamente sul misuratore di forza di presa.
    2. Tira il ratto all'indietro con una forza uniforme, assicurandoti che il sistema informatico registri correttamente i dati.
      NOTA: Prima degli esperimenti, i tecnici erano addestrati a maneggiare i ratti per applicare la forza in modo coerente.
    3. Ripetere questo processo tre volte e calcolare la media delle tre misurazioni come valore finale della forza di presa.
      NOTA: Per ridurre al minimo gli errori causati da fattori umani, lasciare che una persona conduca l'intero esperimento.
  2. Test in campo aperto nei ratti
    1. Conduci gli esperimenti comportamentali in un ambiente poco illuminato e silenzioso. Prima dell'inizio di ogni esperimento, posizionare i ratti nella stanza del comportamento per 1 ora di adattamento.
    2. Assicurati che tre sperimentatori siano coinvolti nell'operazione e indossino abiti neri quando posizionano o guidino i ratti. Durante l'esperimento, assicurati che gli sperimentatori non oltrepassino i confini della scatola con il corpo o le braccia.
    3. Aprire il software di analisi.
      1. Fai clic su File nel menu in alto e seleziona Nuovo esperimento per creare un nuovo progetto. Nelle Impostazioni dell'Arena, scegli la forma corrispondente all'arena in cui si muoverà il topo.
      2. Usando il mouse, disegna l'arena sullo schermo. Calibra la telecamera e salva le impostazioni dell'arena.
    4. Consenti a un secondo sperimentatore, vestito con abiti neri, di tenere il topo per la schiena, posizionarlo in sequenza al centro dell'area designata e ritirare rapidamente la mano.
    5. Avvia una nuova registrazione. Impostare la durata della registrazione su 5 min.
    6. Dopo il periodo di osservazione di 5 minuti, rimuovere rapidamente il ratto dalla scatola del campo aperto e pulire le sue feci. Utilizzare il 75% di alcol per pulire la scatola da campo aperto.
    7. Ripeti il processo per tutti i ratti.
    8. Osservare e registrare (1) la distanza totale percorsa, (2) il numero di attraversamenti della zona centrale: il numero di volte in cui gli arti del ratto si incrociano nei quadrati della griglia centrale e (3) il tempo trascorso nella zona centrale, cioè il tempo trascorso dal ratto nei 9 quadrati della griglia centrale.
  3. Labirinto d'acqua di Morris nei ratti
    1. Conduci gli esperimenti comportamentali in un ambiente poco illuminato e silenzioso. Prima di iniziare ogni esperimento, posizionare i ratti nella stanza del comportamento per 1 ora di adattamento.
      NOTA: I ratti sono stati sottoposti a 4 giorni di addestramento; Il 5° giorno iniziò l'esperimento formale.
    2. Assicurarsi che il livello dell'acqua nella piscina sia di circa 1 cm sopra la piattaforma e che la temperatura dell'acqua sia mantenuta a 23 ± 2 °C.
    3. Assicurati che tre sperimentatori siano coinvolti nell'operazione e indossino abiti neri quando posizionano o guidino i ratti.
    4. Dividi la piscina d'acqua in quattro quadranti. Fissare una piattaforma al centro del secondo quadrante. Attacca pezzi di carta di diversi colori e forme al centro delle pareti di ogni quadrante.
    5. Aprire il software di analisi.
      1. Fai clic su File nel menu in alto e seleziona Nuovo esperimento per creare un nuovo progetto. Nelle Impostazioni dell'Arena, scegli la forma corrispondente all'arena in cui si muoverà il topo.
      2. Usando il mouse, disegna l'arena sullo schermo. Calibra la telecamera e salva le impostazioni dell'arena.
    6. Durante il periodo di apprendimento, lascia che un altro sperimentatore posizioni in sequenza il ratto di fronte alla parete della piscina in ogni quadrante. L'ordine di collocamento è diverso ogni giorno come segue:
      1. Il primo giorno, posiziona il ratto nel seguente ordine: primo quadrante, secondo quadrante, terzo quadrante, quarto quadrante.
      2. Il secondo giorno, posiziona il ratto nel seguente ordine: secondo quadrante, primo quadrante, quarto quadrante, terzo quadrante.
      3. Il terzo giorno, posizionare il ratto nel seguente ordine: quarto quadrante, terzo quadrante, secondo quadrante, primo quadrante;
      4. Il quarto giorno, posiziona il ratto nel seguente ordine: terzo quadrante, primo quadrante, quarto quadrante, secondo quadrante.
    7. Se il topo non riesce a trovare la piattaforma entro 120 s, guidalo verso la piattaforma e lascialo rimanere su di essa per 10 s.
    8. Dopo aver completato l'esperimento quotidiano, lascia che il terzo sperimentatore asciughi l'acqua dal corpo del ratto usando un asciugamano e asciugalo con un asciugacapelli. Eseguire questa operazione in un'altra stanza per evitare interferenze di rumore.
    9. Nell'esperimento formale, rimuovere la piattaforma e posizionare il ratto nel terzo quadrante. Registra la traiettoria del movimento del ratto entro 120 s.
    10. Osservare e registrare (1) il tempo trascorso nel quadrante in cui si trovava la piattaforma e (2) la latenza di fuga, che è il tempo impiegato dal ratto per raggiungere la piattaforma entrando per la prima volta nella piscina d'acqua.

4. Analisi biochimica del siero

  1. Elaborazione dei campioni
    NOTA: Il giorno prima del campionamento era consentito un digiuno sul cibo, ma non sull'acqua.
    1. Anestetizzare i ratti utilizzando una soluzione di pentobarbital sodico al 2% (p/v) tramite iniezione intraperitoneale a 0,5 ml/100 g di peso corporeo.
    2. Dopo l'anestesia completa, raccogliere il sangue dall'aorta addominale utilizzando un recipiente per il prelievo di sangue.
    3. Porre il sangue intero a temperatura ambiente (RT) per 2 ore, quindi centrifugarlo a 4 °C, 1522,38 x g per 20 minuti per ottenere il siero. Aliquotare e conservare il siero a -80 °C per un ulteriore utilizzo.
  2. Dosaggio dell'acido lattico (LAC)
    NOTA: La concentrazione di LAC è stata determinata utilizzando il metodo colorimetrico.
    1. Miscelare la soluzione di riserva enzimatica e la soluzione di diluizione enzimatica in un rapporto di volume 1:100 per preparare una soluzione enzimatica funzionante.
    2. Preparare lo sviluppatore di colore secondo le istruzioni del kit.
    3. In una provetta vuota, aggiungere 20 μl di acqua distillata.
    4. In una provetta standard, aggiungere 3 mmol/L di soluzione standard.
    5. In una provetta di misura, aggiungere 20 μl del campione.
    6. Aggiungere 1 mL di soluzione enzimatica di lavoro e 0,2 mL di ossidante colorante a ciascuna provetta. Incubare a 37 °C per 10 minuti e quindi aggiungere 2 mL della soluzione di stop.
    7. Trasferire 200 μl della soluzione di reazione su una piastra ELISA a 96 pozzetti. Misurare il valore OD a 530 nm. Calcolare la concentrazione di LAC in base ai valori OD.
      NOTA: Concentrazione LAC = (valore OD del pozzetto del campione - valore OD del pozzetto vuoto)/( valore OD del pozzetto standard - valore OD del pozzetto vuoto) x concentrazione della soluzione standard x fattore del rapporto di diluizione.
  3. Dosaggio del corticosterone
    NOTA: I kit ELISA acquistati in commercio vengono utilizzati per misurare la concentrazione di cortisone nel siero di ratto.
    1. Prima dell'esperimento, diluire gli anticorpi coniugati con perossidasi di rafano (HRP) e soluzione di lavaggio per creare una soluzione funzionante. Aggiungere campioni standard con concentrazioni di 0 nmol/L, 5 nmol/L, 15 nmol/L, 30 nmol/L, 60 nmol/L, 120 nmol/L e 240 nmol/L alla piastra rivestita in volumi di 20 μL.
    2. Aggiungere i campioni di siero (20 μl) ai rispettivi pozzetti, quindi aggiungere 200 μl di coniugato enzimatico. Agitare accuratamente la piastra e incubarla per 60 minuti.
    3. Eliminare la soluzione di reazione e lavare la piastra tre volte con la soluzione di lavaggio (400 μl ogni volta). Dopo aver asciugato la piastra su carta assorbente, aggiungere 100 μl del reagente colorante del substrato a ciascun pozzetto.
    4. Incubare la piastra a RT per 15 minuti, quindi aggiungere 50 μl della soluzione di arresto a ciascun pozzetto.
    5. Misurare i valori OD di ciascun pozzetto a 450 nm. Utilizzare i valori OD dei pozzetti standard per generare una curva standard e quindi utilizzarla per calcolare le concentrazioni dei pozzetti del campione.

5. Analisi statistica

  1. Eseguire analisi statistiche utilizzando un'applicazione software appropriata. Rappresenta i dati di misurazione come media ± deviazione standard.
  2. Se i dati hanno seguito una distribuzione normale e hanno mostrato omogeneità delle varianze, eseguire un t-test indipendente.
  3. Se i dati seguivano una distribuzione normale ma non avevano l'uguaglianza delle varianze, eseguire un test t approssimato.
  4. Se i dati non seguono una distribuzione normale, utilizzare test non parametrici per il confronto.
  5. Utilizzare il test del chi-quadrato di Pearson per l'analisi dei dati di enumerazione/conteggio.
    NOTA: È stato scelto un livello di significatività di α = 0,05, dove P < 0,05 è indicato come statisticamente significativo.
  6. Genera le figure utilizzando un'applicazione software appropriata.

Risultati

Rispetto al gruppo di controllo, i ratti del gruppo modello hanno mostrato diminuzioni significative della forza di presa. Tuttavia, la somministrazione di AFD a dosi basse, medie e alte è stata in grado di invertire questo effetto in modo dose-dipendente, come mostrato nella Figura 1. Allo stesso modo, il farmaco di controllo positivo ha anche dimostrato la capacità di invertire le variazioni della forza di presa (Figura 1).

Nel test in campo aperto, i ratti del gruppo modello hanno mostrato riduzioni della distanza totale percorsa, del numero di attraversamenti della zona centrale e della durata del tempo di permanenza nella zona centrale. La somministrazione di AFD a dosi basse, medie e alte è stata in grado di invertire questi effetti in modo dose-dipendente, come illustrato nella Figura 2. Allo stesso tempo, il farmaco di controllo positivo è stato anche in grado di alleviare i sintomi (Figura 2). Le mappe di calore che mostrano le frequenze di traiettoria sovrapposte dagli esperimenti in campo aperto di ciascun gruppo possono essere osservate nella Figura 3.

Durante il test del labirinto d'acqua di Morris, i ratti del gruppo modello hanno mostrato una latenza di fuga prolungata e un tempo di nuoto ridotto nel quadrante bersaglio, indicando una minore ricercabilità spaziale. Il farmaco di controllo positivo, il coenzima Q10, è stato in grado di invertire i cambiamenti sopra menzionati. Degno di nota, l'AFD a dosi basse, medie e alte ha invertito la latenza di fuga prolungata, come illustrato nella Figura 4. Nella Figura 5 si possono osservare mappe di calore rappresentative delle traiettorie dei ratti nell'esperimento del labirinto d'acqua per ciascun gruppo.

In termini di livelli sierici, i ratti del gruppo modello avevano livelli elevati di LAC e CORT. Tuttavia, la somministrazione di AFD a dosi basse, medie e alte ha invertito questi cambiamenti in modo dose-dipendente simile al farmaco di controllo positivo, come mostrato nella Figura 6.

figure-results-1
Figura 1: Risultati della forza di presa di ciascun gruppo. a: il gruppo di controllo; b: il gruppo modello; c: il gruppo AFD-L; d: il gruppo AFD-M; e: il gruppo AFD-H; f: il gruppo CoQ10. *p < 0,05 rispetto al gruppo di controllo; #p < 0,05 rispetto al gruppo di modelli. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-2
Figura 2: Esperimento in campo aperto e misurazione del livello di attività locomotoria. (A) La distanza totale percorsa. (B) Il numero di valichi di zona centrali. (C) La durata della zona centrale dimora. a: il gruppo di controllo; b: il gruppo modello; c: il gruppo AFD-L; d: il gruppo AFD-M; e: il gruppo AFD-H; f: il gruppo CoQ10. *p < 0,05 rispetto al gruppo di controllo; #p < 0,05 rispetto al gruppo di modelli. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-3
Figura 3: Heatmap che mostrano le frequenze di traiettoria sovrapposte dagli esperimenti in campo aperto di ciascun gruppo. a: il gruppo di controllo; b: il gruppo modello; c: il gruppo AFD-L; d: il gruppo AFD-M; e: il gruppo AFD-H; f: il gruppo CoQ10. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-4
Figura 4: Risultati dell'esperimento del labirinto d'acqua di Morris in ciascun gruppo. (A) La latenza di fuga. (B) Il tempo di nuoto nel quadrante bersaglio. a: il gruppo di controllo; b: il gruppo modello; c: il gruppo AFD-L; d: il gruppo AFD-M; e: il gruppo AFD-H; f: il gruppo CoQ10. *p < 0,05 rispetto al gruppo di controllo; #p < 0,05 rispetto al gruppo di modelli. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-5
Figura 5: Mappe di calore rappresentative delle traiettorie dei ratti nell'esperimento del labirinto d'acqua di Morris per ciascun gruppo. a: il gruppo di controllo; b: il gruppo modello; c: il gruppo AFD-L; d: il gruppo AFD-M; e: il gruppo AFD-H; f: il gruppo CoQ10. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-6
Figura 6: Risultati dei livelli sierici di LAC e CORT in ciascun gruppo. (A) I livelli sierici di LAC. (B) I livelli sierici di CORT. a: il gruppo di controllo; b: il gruppo modello; c: il gruppo AFD-L; d: il gruppo AFD-M; e: il gruppo AFD-H; f: il gruppo CoQ10. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Discussione

L'AFD è composto da Astragalus membranaceus (Huangqi), Fructus aurantii (Zhiqiao), Fructus crataegi (Shanzha), Schisandra chinensis (Wuweizi), Angelica sinensis (Danggui) e Dendrobium officinale (Shihu), che si ritiene abbia la funzione di rinvigorire la milza e disperdere l'energia epatica stagnante nella medicina tradizionale cinese. Inoltre, si ritiene che tutte queste erbe possiedano un profilo di sicurezza favorevole e sono quindi comunemente usate come cibo in Cina. Nella precedente pratica clinica, l'AFD ha dimostrato una buona efficacia nel trattamento di pazienti con affaticamento centrale, ma il meccanismo terapeutico specifico necessita ancora di ulteriori indagini. Pertanto, miriamo a convalidare gli effetti dell'AFD nel migliorare l'affaticamento centrale attraverso esperimenti sugli animali e chiarire ulteriormente i meccanismi sottostanti.

La creazione di modelli animali che rappresentino accuratamente la patogenesi della malattia e le caratteristiche cliniche è essenziale per condurre ricerche farmacologiche15. Il nostro team ha precedentemente stabilito un modello di ratto di affaticamento centrale attraverso la privazione del sonno, che si traduce in una ridotta forza di presa, ansia e memoria compromessa13. Tuttavia, non siamo riusciti a rilevare indicatori sierologici rilevanti nello studio precedente. Allo stesso tempo, l'osservazione di alterazioni significative nei biomarcatori sierici associati alla fatica rafforza la validità di questo modello animale come rappresentazione affidabile della fatica centrale. In questo studio, sono state utilizzate diverse dosi di AFD per intervenire nel ratto modello di affaticamento centrale, con il coenzima Q10 (un farmaco noto per migliorare l'affaticamento attraverso il miglioramento del metabolismo energetico)16 come controllo positivo. La valutazione comportamentale è un passo fondamentale nello studio degli esperimenti sugli animali legati alla fatica. Pertanto, è imperativo che i ricercatori garantiscano la precisione di questa procedura17. Quando è stato effettuato un test in campo aperto, gli animali sono stati posti in una piattaforma chiusa, con l'obiettivo di valutare i cambiamenti del loro umore osservando le attività pertinenti18,19. Il labirinto d'acqua di Morris è una sorta di esperimento che costringe gli animali da laboratorio a nuotare e imparare a trovare piattaforme nascoste nell'acqua, che viene utilizzato principalmente per valutare la capacità di apprendimento e memoria20,21. I modelli di affaticamento centrale hanno mostrato cambiamenti comportamentali pronunciati e, di conseguenza, abbiamo impiegato i due test per osservare e valutare i cambiamenti nei comportamenti dei ratti. I risultati dimostrano che i ratti modello MMPM mostrano un comportamento simile all'ansia e capacità compromesse di apprendere e memorizzare, il che si allinea con i risultati della ricerca precedente13.

Lo stress può portare a un'eccessiva attivazione dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA), con conseguente sovrapproduzione di glucocorticoidi22. Aumenti a lungo termine del cortisolo possono infliggere danni irreversibili ai neuroni, che è un fattore che contribuisce in modo significativo allo sviluppo di insonnia, depressione e ansia23,24. Questi processi sono strettamente correlati all'insorgenza e allo sviluppo dell'affaticamento centrale, quindi si ritiene che il cortisolo sierico sia associato al grado di affaticamento25. I modelli animali di affaticamento centrale hanno dimostrato un pronunciato aumento dei livelli di corticosterone, che può essere efficacemente invertito attraverso l'intervento con farmaci pertinenti26. I risultati di questo studio indicano che l'AFD può sopprimere efficacemente l'aumento del corticosterone sierico sollevato dall'affaticamento centrale indotto dallo stress, esibendo un effetto dose-dipendente. Questo risultato spiega anche in parte perché l'AFD può migliorare il comportamento ansioso in un modello di affaticamento centrale nei ratti.

Il lattato è stato precedentemente considerato un sottoprodotto dei muscoli scheletrici. Quando l'intensità dell'esercizio aumenta, le richieste di energia superano la capacità aerobica, portando a una maggiore dipendenza dal metabolismo anaerobico per la produzione di ATP27. L'accumulo di acido lattico è responsabile della stimolazione dei recettori chimici nei muscoli, e questa eccitazione viene trasmessa al cervello e diventa un segnale di dolore e affaticamento28. Alcuni fattori patologici inducono anche la sovrapproduzione di lattato, attivando così questo arco riflesso. Recenti ricerche cliniche hanno descritto la stretta relazione tra il livello di acido lattico nel siero e il grado di affaticamento29. Nella nostra precedente osservazione, i ratti MMPM hanno mostrato un aumento significativo del siero rispetto al controllo in bianco, indicando potenzialmente una forte correlazione tra l'aumento dei livelli di lattato e l'affaticamento muscolare sperimentato stando in piedi su una piccola piattaforma. L'applicazione di AFD è in grado di ridurre notevolmente i livelli di acido lattico nel siero raccolto da ratti WMPV in una certa misura, migliorando sequenzialmente il grado di affaticamento.

In conclusione, questo studio ha dimostrato che l'AFD ha invertito efficacemente il declino della forza di presa, alleviato l'ansia e migliorato la memoria, potenzialmente attraverso la sua capacità di ridurre i livelli di corticosterone e migliorare il metabolismo del lattato. Questo articolo dovrebbe offrire un modello per lo studio sperimentale della MTC contro la fatica centrale in vivo. Il limite dello studio è che non esiste un passo avanti per esplorare le basi dei meccanismi molecolari correlati. In futuro, continueremo a esplorare gli effetti dell'AFD sul sistema nervoso centrale e a studiare i suoi meccanismi correlati.

Dichiarazioni

Gli autori dichiarano che non vi sono conflitti di interesse in merito alla pubblicazione di questo articolo. Non abbiamo rapporti finanziari o personali con organizzazioni o individui che potrebbero influenzare in modo inappropriato la nostra ricerca.

Ringraziamenti

Tutti gli autori desiderano esprimere la loro gratitudine per il sostegno della National Natural Science Foundation of China (NO. 81874428) e del progetto di ricerca dell'Università di Medicina Tradizionale Cinese di Pechino (NO.2023-JYB-JBZD-001).

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Kit per il test del corticosteroneAzienda tedesca DRGEIA4164Passaggio 4.3
Curve Expert 1.4 softwareCurveExpert Professionalversione 1.4Per il calcolo nel test del corticosterone
Software Ethovision Noldus Information Technology, Paesi Bassiversione 15e sistema di tracciamento video
Dispositivo di prova della forza di presaBeijing Zhongshi Di Chuang società a responsabilità limitataZS-ZLPassaggio 3.1
Kit di test dell'acido latticoNanjing Jiancheng Bioengineering Research InstituteA019-2-1Passaggio 4.2
Metodo multipiattaformamodificatoLaboratorio di neuroimmunologia dell'Università di Medicina Cinese di PechinoNessunoPassaggio 2.1
Dispositivo di test del labirinto d'acqua MorrisPechino Zhongshi Di Chuang società a responsabilità limitataZS-MorrisPassaggio 3.3
Dispositivo di test in campo apertoPechino Zhongshi Di Chuang società a responsabilità limitataZS-KCPassaggio 3.2
PrismGraphPad Verson 8Per generare figure
SPSS 26.0IBMVerson 26.0Analisi statistica 
Ratti Wistar SiPeiFu (Beijing) Biotechnology Co., Ltdnumero di licenza: SCXK (Jing) 2019-0010
Software di analisi

Riferimenti

  1. Dukes, J. C., Chakan, M., Mills, A., Marcaurd, M. Approach to fatigue: Best practice. Med Clin North Am. 105 (1), 137-148 (2021).
  2. Zargari Marandi, R., Madeleine, P., Omland, Ø, Vuillerme, N., Samani, A. Eye movement characteristics reflected fatigue development in both young and elderly individuals. Sci Rep. 8 (1), 13148(2018).
  3. Tornero-Aguilera, J. F., Jimenez-Morcillo, J., Rubio-Zarapuz, A., Clemente-Suárez, V. J. Central and peripheral fatigue in physical exercise explained: A narrative review. Int J Environ Res Public Health. 19 (7), 3909(2022).
  4. Dotan, R., Woods, S., Contessa, P. On the reliability and validity of central fatigue determination. Eur J Appl Physiol. 121 (9), 2393-2411 (2021).
  5. AlSaeed, S., et al. Fatigue, depression, and anxiety among ambulating multiple sclerosis patients. Front Immunol. 13, 844461(2022).
  6. Lee, C. H., Giuliani, F. The role of inflammation in depression and fatigue. Front Immunol. 10, 1696(2019).
  7. Meeusen, R., Watson, P., Hasegawa, H., Roelands, B., Piacentini, M. F. Central fatigue: the serotonin hypothesis and beyond. Sports Med. 36 (10), 881-909 (2006).
  8. Nourbakhsh, B., et al. Safety and efficacy of amantadine, modafinil, and methylphenidate for fatigue in multiple sclerosis: a randomised, placebo-controlled, crossover, double-blind trial. Lancet Neurol. 20 (1), 38-48 (2021).
  9. Rojí, R., Centeno, C. The use of methylphenidate to relieve fatigue. Curr Opin Support Palliat Care. 11 (4), 299-305 (2017).
  10. Luo, C., et al. Natural medicines for the treatment of fatigue: Bioactive components, pharmacology, and mechanisms. Pharmacol Res. 148, 104409(2019).
  11. Wang, T., Xu, C., Pan, K., Xiong, H. Acupuncture and moxibustion for chronic fatigue syndrome in traditional Chinese medicine: a systematic review and meta-analysis. BMC Complement Altern Med. 17 (1), 163(2017).
  12. Xiang, Y., Lu, L., Chen, X., Wen, Z. Does Tai Chi relieve fatigue? A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. PLoS One. 12 (4), e0174872(2017).
  13. Zhang, W., et al. A rat model of central fatigue using a modified multiple platform method. J Vis Exp. (138), e57362(2018).
  14. Drug Ther Bull. Body surface area for adjustment of drug dose. Drug Ther Bull. 48 (3), 33-36 (2010).
  15. Harrison, E. L., Baune, B. T. Modulation of early stress-induced neurobiological changes: a review of behavioural and pharmacological interventions in animal models. Transl Psychiatry. 4 (5), e390(2014).
  16. Sanoobar, M., Dehghan, P., Khalili, M., Azimi, A., Seifar, F. Coenzyme Q10 as a treatment for fatigue and depression in multiple sclerosis patients: A double blind randomized clinical trial. Nutr Neurosci. 19 (3), 138-143 (2016).
  17. Grace, P. M., et al. Behavioral assessment of neuropathic pain, fatigue, and anxiety in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) and attenuation by interleukin-10 gene therapy. Brain Behav Immun. 59, 49-54 (2017).
  18. Kraeuter, A. K., Guest, P. C., Sarnyai, Z. The open field test for measuring locomotor activity and anxiety-like behavior. Methods Mol Biol. 1916, 99-103 (2019).
  19. Jin, Q., et al. Network and experimental pharmacology to decode the action of wendan decoction against generalized anxiety disorder. Drug Des Devel Ther. 16, 3297-3314 (2022).
  20. Othman, M. Z., Hassan, Z., Che Has, A. T. Morris water maze: a versatile and pertinent tool for assessing spatial learning and memory. Exp Anim. 71 (3), 264-280 (2022).
  21. Bromley-Brits, K., Deng, Y., Song, W. Morris water maze test for learning and memory deficits in Alzheimer's disease model mice. J Vis Exp. (53), e2920(2011).
  22. Richardson, A. E., VanderKaay Tomasulo, M. M. Stress-induced HPA activation in virtual navigation and spatial attention performance. BMC Neurosci. 23 (1), 40(2022).
  23. Mikulska, J., Juszczyk, G., Gawrońska-Grzywacz, M., Herbet, M. HPA axis in the pathomechanism of depression and schizophrenia: New therapeutic strategies based on its participation. Brain Sci. 11 (10), 1298(2021).
  24. Passos, G. S. Insomnia severity is associated with morning cortisol and psychological health. Sleep Sci. 16 (1), 92-96 (2023).
  25. Herane-Vives, A., et al. Cortisol levels in chronic fatigue syndrome and atypical depression measured using hair and saliva specimens. J Affect Disord. 267, 307-314 (2020).
  26. Kang, J. Y., et al. Korean red ginseng ameliorates fatigue via modulation of 5-HT and corticosterone in a sleep-deprived mouse model. Nutrients. 13 (9), 3121(2021).
  27. Rabinowitz, J. D., Enerbäck, S. Lactate: the ugly duckling of energy metabolism. Nat Metab. 2 (7), 566-571 (2020).
  28. Proia, P., Di Liegro, C. M., Schiera, G., Fricano, A., Di Liegro, I. Lactate as a metabolite and a regulator in the central nervous system. Int J Mol Sci. 17 (9), 1450(2016).
  29. Zu, Y., Lu, X., Yu, Q., Yu, L., Li, H., Wang, S. Higher postdialysis lactic acid is associated with postdialysis fatigue in maintenance of hemodialysis patients. Blood Purif. 49 (5), 535-541 (2020).

Ristampe e permessi

Tag

Forza di presaOpen Field TestMorris Water MazeAcido latticoLivelli di corticosteroneEnzyme Linked Immunosorbent Assay

Questo articolo è stato pubblicato

Video in arrivo

Contattaci
Consiglia alla biblioteca

Privacy

Termini di utilizzo

Politiche

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Tutti i diritti riservati.