Met behulp van dit protocol waren we in staat om basale LH-pulsatiliteit en LH-secretie aan te tonen na stimulatie van een neuronale populatie. De grote voordelen van het systeem zijn de stressvrije omgeving waarin de bemonstering plaatsvindt, zonder menselijke aanwezigheid of handeling tijdens de bloedafname. Bovendien was er geen voorafgaande moeizame training van de dieren en aanpassing aan menselijke aanwezigheid of behandeling tijdens het experiment vereist. Eerdere experimenten met handmatige bloedafname vereisten veel tijd en moeite om stressoren te minimaliseren 7,31,32. Alleen het afknippen van de staart is echter een stressfactor33. Het implementeren van een niet-stressvolle omgeving en trainingsparadigma in gedeelde dierenfaciliteiten, waar onderbrekingen onvoorspelbaar zijn, kan ook een beperking zijn. In sommige laboratoria moeten dieren vaak naar alternatieve behandelkamers worden vervoerd voor bloedafname. Deze beperkingen kunnen de handmatige methode ongeschikt maken voor het detecteren van subtiele veranderingen in LH-niveaus, en daarom kan een hands-off benadering in deze situaties nuttig zijn. Geautomatiseerde bemonstering vindt plaats in een stille ruimte waar de muizen enkele dagen van tevoren worden geplaatst om te acclimatiseren aan de nieuwe omgeving. Onze eerdere ervaring met dit protocol leverde een nauwkeurige detectie op van corticosteron- en pulsatiele groeihormoonsecretiepatronen bij muizen, waarbij geen verhoogde corticosteronspiegels werden vertoond tijdens de geautomatiseerde bemonstering15. In de huidige experimenten waren alle dieren goed aangepast aan het bemonsteringssysteem dat nestbouw in de bemonsteringskamer na ~24 uur en een heldere haarkleur liet zien, wat wijst op een gebrek aan stress en een algehele goede gezondheidstoestand (Figuur 1).
De grootste moeilijkheid die tot negatieve resultaten leidt, is waarschijnlijk de ongepaste targeting van de AAV op de vereiste neuronale populatie. Precisie bij de stereotaxische injecties is essentieel en er moet van tevoren training worden gegeven om de coördinaten en injectievolumes te verifiëren. Training kan worden gedaan door een kleine hoeveelheid 0,5-1% Evans Blue op de gewenste locatie te injecteren bij een niet-hersteloperatie en vervolgens een plakje van de vers ontlede hersenen te nemen met behulp van een muizenhersenmatrix (bijv. Ted Pella) om de plaats en grootte van de injectie te controleren met behulp van een stereoscoop.
Het is ook belangrijk om er rekening mee te houden dat bloed en plasma dat wordt verzameld uit het geautomatiseerde bloedafnamesysteem zal worden verdund in gehepariniseerde zoutoplossing (bijv. 20 μL bloed in 50 μL zoutoplossing in onze resultaten)20, en dat de verdunningsverhouding mogelijk moet worden aangepast aan de gevoeligheid van de geselecteerde analysemethode. We testten LH-waarden in volbloed verdund in BSA-PBS (zoals aanbevolen voor Ultra-Sensitive LH ELISA)10 of zoutoplossing en vonden geen verschillen in LH-waarden. Tween kan niet in het verdunningsmiddel worden gebruikt, omdat dit in het bloedsysteem zal circuleren om de monsters te extraheren door de monstervloeistoffente vervangen 20. Onze ervaring is dat verdunningen van minder dan 1:10 goede LH-resultaten gaven, maar de LH-waarden enigszins werden onderschat in vergelijking met 1:3,5. Dit geeft aan dat de verdunning verder kan worden aangepast om de hoeveelheid afgenomen bloed te verminderen, indien nodig.
Een alternatief voor geautomatiseerde toediening van verbindingen is het uitvoeren van handmatige injecties via de veneuze katheter. In dit geval is de onderzoeker kort aanwezig in de kamer om de injectie toe te dienen. Er is echter geen direct contact met de dieren of hun huisvesting en omgeving en, in tegenstelling tot intraperitoneale of subcutane injecties, wordt de hele procedure vaak niet opgemerkt door het dier. De voordelen van een handmatige injectie zijn dat de verdunning van de verbinding niet van tevoren hoeft te worden ingesteld, wat van cruciaal belang kan zijn voor verbindingen die te duur zijn om in grotere hoeveelheden te gebruiken of gevoelig zijn voor afbraak in de loop van de tijd; omdat het werkvolume kleiner is dan bij geautomatiseerde toediening, waar de infuuslijn en de katheter moeten worden voorgevuld met meer samengestelde oplossing.
Automatische bloedafname biedt een unieke mogelijkheid om LH-variaties tijdens bijvoorbeeld de slaap te bestuderen. We hebben regelmatig dieren waargenomen die tijdens de bemonsteringstijd in hun nest sliepen. Het is mogelijk om deze bemonstering te koppelen aan EEG-opnames om een meer gedetailleerde analyse te genereren van de relatie tussen neurale activiteit en LH-patroon34. Zoals hier wordt aangetoond, zijn de mogelijkheden voor het gebruik van geautomatiseerde bloedafname talrijk: van basale LH-bemonstering tot het testen van de LH-respons op endogene of exogene verbindingen, of tot activering of onderdrukking van neuronale populaties. De neuronale manipulaties kunnen acuut worden geïmplementeerd met chemogenetica of optogenetica, of permanent met behulp van transgene muismodellen en apoptotische of neuronale uitschakelingstools. Geautomatiseerde bloedafname maakt het ook mogelijk om andere hormonen met zeer pulserende secretoire patronen te meten (bijv. groeihormoon15). Bij vrouwelijke muizen kunnen, als een specifieke fase van de oestrische cyclus vereist is, vaginale uitstrijkjes zorgvuldig worden verzameld uren voordat het protocolwordt gestart 26 zonder de infusie- en bemonsteringslijnen te verstoren. Dieren kunnen gedurende 7-10 dagen op het bemonsteringssysteem worden aangesloten, waarbij het risico op stolling van de arteriële lijn in de loop van de tijd toeneemt.
Deze techniek is echter beperkt tot gebruik bij dieren met één huis en is daarom mogelijk niet geschikt voor het bestuderen van sociale interacties. Het is ook invasief en vereist technisch uitdagende chirurgie, dus het is misschien niet mogelijk om het te implementeren met jonge dieren of bepaalde ziektemodellen. Ten slotte, omdat de kosten voor de aanschaf van het systeem te hoog kunnen zijn voor een enkel onderzoekslaboratorium, zou het raadzaam zijn om het op te zetten in een kernlaboratorium dat het genoemde experimentele protocol als diensten aanbiedt.
Concluderend laat dit protocol zien hoe stereotactische toediening van AAV kan worden uitgevoerd in combinatie met geautomatiseerde bloedafname. De nauwkeurige ruimtelijke en temporele controle die met deze techniek wordt bereikt, samen met de flexibiliteit van toepassing op verschillende modellen, meetprotocollen en hormonen, maakt het een krachtige methode voor de studie van hormonale regulatie bij knaagdieren. Het belangrijkste is dat de methode een stressvrije omgeving biedt door menselijke aanwezigheid en hantering tijdens injectie en/of bemonstering en voorafgaande training van de dieren te elimineren. Deze voordelen, samen met de mogelijkheid van multiplexing, maken deze methode tot een uniek hulpmiddel voor het bestuderen van de neurale controle van hormonale veranderingen bij bewuste, vrij bewegende en ongestoorde muizen.