Methodenartikel

Evaluatie van het elektroacupunctuureffect op de cerebrale bloedstroom bij APP/PS1-muizen met behulp van de laser speckle-techniek

DOI:

10.3791/69915

⸱

13 februari 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Acupuncture, Moxibustion and Tuina, Beijing University of Chinese Medicine, 2Guang’anmen Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier presenteren we een protocol dat zich richt op laser-speckle contrast imaging om de cerebrale bloedstroom te kwantificeren, gecombineerd met het Morris Water Maze, voor het evalueren van de effecten van elektroacupunctuur bij APP/PS1 (AD-model) muizen, waardevol voor AD cerebrovasculair onderzoek.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De ziekte van Alzheimer (AD) wordt gekenmerkt door progressieve cognitieve achteruitgang en cerebrovasculaire disfunctie, waaronder verminderde cerebrale bloedstroom (CBF) en een aandoening van de neurovasculaire eenheid. Elektroacupunctuur (EA) heeft potentieel getoond in het verbeteren van neurologische functies; het mechanisme kan gerelateerd zijn aan het reguleren van CBF. Laser speckle imaging is een breedveldmethode voor realtime beoordeling van CBF en kan nauwkeurig veranderingen in cerebrale bloedperfusie evalueren. In dit experiment observeerden we de effecten van elektroacupunctuur op CBF en cognitieve vaardigheden bij AD-modelmuizen (APP/PS1 transgene muizen). De bloedperfusie van de middelste cerebrale arterie en haar vertakkingsvaten bij muizen werd waargenomen met laser-speckle-beeldvorming. De ruimtelijke cognitieve functie van muizen werd geëvalueerd met behulp van het Morris waterdoolhof. De resultaten toonden aan dat EA de cognitieve functie van APP/PS1-muizen kon verbeteren, en de ontsnappingslatentie was significant verminderd in de Morris waterdoolhoftest (P<0,05). Bovendien bevestigde laser-speckle contrast imaging (LSCI) significante cerebrale hypoperfusie bij AD-modelmuizen vergeleken met wildtypecontroles (P < 0,05), en belangrijk is dat EA-behandeling een statistisch significante toename van CBF induceerde (P < 0,05), waardoor de cerebrale hypoperfusie bij AD-muizen werd omgekeerd. Laser speckle imaging is een visualisatietechniek om door EA veroorzaakte cerebrovasculaire verbeteringen te evalueren. Deze bevindingen ondersteunen EA als een potentiële aanvullende therapie voor AD door zich te richten op cerebrovasculaire disfunctie.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De ziekte van Alzheimer (AD) is een progressieve neurodegeneratieve aandoening die wordt gekenmerkt door progressieve cognitieve achteruitgang en geheugenachteruitgang. Het verwerkt de pathologische kenmerken van de afzetting van extracellulaire bèta-amyloïde (Aβ) plaques, intracellulaire neurofibrillaire verwarring (NFT's) en neuronaal verlies1. Hoewel deze klassieke kenmerken de primaire focus van therapeutisch onderzoek zijn geweest, benadrukt groeiend bewijs de cruciale rol van verminderde cerebrale bloedstroom (CBF) in de pathogenese en progressie van AD2. Vermindering van de CBF treedt op in het vroege stadium van het begin van de antideputatie en wordt geassocieerd met de ernst van cognitieve disfunctie3. Daarom is de behandelmethode om cerebrovasculaire schade te verbeteren een effectieve manier om AD-symptomen te verlichten en het verloop van de ziekte te verbeteren.

Elektroacupunctuur (EA), een moderne techniek die traditionele acupunctuur integreert met elektrische stimulatie, heeft potentieel getoond in het verbeteren van cognitieve functies bij AD. Studies suggereren dat EA zijn gunstige effecten kan uitoefenen via meerdere mechanismen, zoals het verminderen van Aβ-afzetting, het verminderen van neuro-inflammatie en het bevorderen van synaptische plasticiteit4. Opmerkelijk is dat er steeds meer speculatie is dat de neuroprotectieve effecten van EA nauw verbonden kunnen zijn met het vermogen om CBF5 te moduleren. Echter, direct, realtime bewijs dat de impact van EA op cerebrale hemodynamica in AD-modellen aantoont, blijft beperkt. Het ontbreken van dergelijk bewijs belemmert een volledig begrip van hoe EA de hersenfunctie verbetert.

Technologische vooruitgang in optische beeldvorming heeft krachtige hulpmiddelen geleverd voor het onderzoeken van cerebrale hemodynamica. Als een snelle, grootveld-optische techniek levert LSCI een hoge ruimtelijke tijdresolutie voor het visualiseren van volume-geïntegreerde weefselbloedstroomkaarten6, waardoor realtime monitoring van door elektroacupunctuur geïnduceerde perfusiedynamiek mogelijk is. Hoewel schedelblootstelling vereist is voor optimale optische toegang, voorkomt LSCI invasieve weefselpenetratie. LSCI werd geïntroduceerd in de jaren negentig en is de afgelopen decennia breed toegepast in de neurowetenschappen. Zoals alle beeldvormingstechnieken heeft LSCI inherente beperkingen: de optische penetratiediepte is beperkt, wat de oppervlakte corticale vasculatuur bevoordeelt en de toegang tot diepe hersengebieden (bijv. hippocampus, basale ganglia) beperkt, en het kwantificeert de relatieve bloedstroom (perfusie-eenheden) in plaats van absolute CBF-waarden, met nauwkeurigheid die subtiel wordt beïnvloed door vasculaire morfologie en weefseloptische verstrooiing 8,9. Deze beperkingen ondermijnen echter niet het nut van LSCI, maar definiëren wel de gespecialiseerde toepassing ervan in realtime beoordeling van oppervlakkige corticale bloedstroom. Voor onze studie die zich richt op door EA veroorzaakte corticale perfusieveranderingen, levert LSCI betrouwbare, bruikbare gegevens. Specifiek hebben we een gestandaardiseerd LSCI-protocol opgesteld met gerichte ROI-afbakening en geoptimaliseerde parameters om CBF te kwantificeren in APP/PS1-muizen, aangevuld met Morris Water Maze-tests om cerebrovasculaire verbeteringen te koppelen aan cognitieve uitkomsten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit protocol werd goedgekeurd door de Animal Ethics Committee van de Beijing University of Chinese Medicine (BUCM20250708-005) en was in overeenstemming met alle richtlijnen voor de verzorging en het gebruik van proefdieren in China.

1. Voorbereiding

  1. Twaalf mannelijke APP/PS1-muizen van 6 maanden oud en zes mannelijke C57bl/6-muizen werden in dit experiment gebruikt.
  2. Alle muizen werden gehuisvest in het Animal Experiment Center van de Beijing University of Chinese Medicine, met drie muizen per kooi. Ze hadden gratis toegang tot steriel drinkwater en standaard pelletvoeding.
  3. De woonomgeving werd gehandhaafd op een licht/donker-cyclus van 12 uur, waarbij de omgevingstemperatuur werd geregeld op 23 ± 2 °C.

2. Diergroepering en interventies

  1. Verdeel willekeurig twaalf mannelijke APP/PS1-muizen van 6 maanden (gewicht 27,88 g ± 0,48 g) aan twee experimentele groepen (n = 6/): de Alzheimer-model groep en de elektroacupunctuur-behandelgroep (EA).
  2. Gebruik zes mannelijke C57BL/6 muizen van 6 maanden oud (gewicht 29,90 g ± 0,81 g) als wildtype (WT) groep.
  3. Voor de WT-controle- en AD-modelgroepen wordt de muizen voorzichtig vastgebonden in de goed geventileerde muisrestricties en geen experimentele interventies uitgevoerd.
  4. Voor de EA-behandelgroep wordt de muizen voorzichtig vastgebonden in dezelfde muisrestrictie als gebruikt voor de WT-controle- en AD-modelgroepen, wat overmatige beweging beperkt en tegelijkertijd onbelemmerde ademhaling waarborgt. Onder deze gestandaardiseerde fixatievoorwaarde wordt de wegwerp steriele acupunctuurnaalden (0,25 mm × 13 mm) in de Baihui (GV20) en Yintang (GV29) acupunten (Figuur 1A) op het hoofd geplaatst, gericht op het neusgebied, met een consistente diepte van 2-3 mm. Verbind respectievelijk de positieve en negatieve polen van het EA-apparaat met deze twee acupunten, en geef stimulatie gedurende 15 minuten (Figuur 1B). Configureer de stimulatieparameters als een dispersie-dicht golfpatroon, met een intensiteit van 0,1 mA en een frequentie van 2 Hz.
  5. Geef de interventies aan elke groep eens in de 48 uur, waarbij elke sessie 15 minuten duurt, voor een totale duur van 30 dagen.
    OPMERKING: Voer acupointselectie, lokalisatie en needlingprocedures uit in overeenstemming met T/CAAM 0002-2020: Namen en locaties van veelgebruikte acupunctuurpunten voor proefdieren Deel 3: Muizen10, een standaard uitgegeven door de China Association for Acupuncture and Moxibustion op 15 mei 2020.

3. MWM-test

OPMERKING: 24 uur na de 30-daagse interventieperiode werden alle muizen van de drie experimentele groepen onderworpen aan de Morris Water Maze (MWM) test, die zowel de verborgen platform (plaatsnavigatie) proef als de probe proef11,12 omvatte. Voer een acclimatisatieperiode van één dag in vóór formele tests om stress te minimaliseren, zodat muizen kunnen wennen aan de experimentele ruimte, MWM-apparatuur en hanteringsprocedures.

  1. Voorbereidende procedures
    1. Plaats het MWM-apparaat en het bijbehorende signaalopname-/verwerkingssysteem in een geluidsverzwakte experimentele ruimte. Houd de omgevingstemperatuur van de testomgeving rond 25 °C en standaardiseer de lichtomstandigheden als volgt: plaats vier 60-W LED-buislampen boven de vier kwadranten van het doolhof op een hoogte die niet door de plafondcamera wordt vastgelegd. Ondoorzichtige gordijnen omringden het hele testgebied om externe omgevingsinterferentie te blokkeren en te voorkomen dat onbedoelde ruimtelijke aanwijzingen de navigatie van de muizen beïnvloedden.
    2. Plaats een ronde witte tank (90 cm diameter × 50 cm hoogte) in het midden van de MWM-opstelling. Verbind een aan het plafond gemonteerde videocamera met een geautomatiseerd volgsysteem en recorder voor continue dataverzameling gedurende de hele test.
    3. Verdeel het aquarium in vier gelijke gebieden, gemarkeerd als noord (N), zuid (Zuid), oost (O) en west (W), en verder verdeel in vier congruente kwadranten, waaronder noordoost (NE), noordwest (NW), zuidwest (ZV) en zuidoost (SE).
    4. Bevestig duidelijk gevormde visuele vormen (vierkant, driehoek en cirkel) aan de buitenwand van elk kwadrant, geplaatst binnen het gezichtsveld van de muizen om als ruimtelijke referentiepunten te dienen.
    5. Vul de tank met 30 cm water op 24 ± 1 °C met een elektrische verwarming; Voeg wit eetbaar pigment toe om het water dekkend te maken.
  2. Proef met verborgen platforms
    1. Bevestig een ondergedompeld platform in het zuidoostelijke kwadrant voor de duur van deze proef.
    2. Laat elke muis willekeurig los in het bassin vanuit drie alternatieve kwadranten (NE, NW, SW), met de initiële oriëntatie naar de tankwand voor consistentie.
    3. Laat elke muis maximaal 60 seconden het verborgen platform onafhankelijk lokaliseren.
    4. Registreer de ontsnappingslatentie (de tijd van release tot platformopstijging) voor elke proef om ruimtelijk leren te beoordelen.
      OPMERKING: Elke muis voltooide drie proeven per dag gedurende vijf opeenvolgende dagen. Als een muis het platform niet binnen 60 seconden vond, werd hij voorzichtig naar het platform geleid en daar 10 seconden gelaten om het ruimtelijke geheugen te versterken voordat de proef werd afgerond.
  3. Proefproces
    1. Verwijder het platform.
    2. Laat elke muis één keer in het zwembad met het gezicht naar de bassinwand en laat 60 seconden onbelemmerd zwemmen toe.
    3. Registreer belangrijke uitkomstmaten: gemiddelde zwemsnelheid en het aantal oversteekplaatsen over de voormalige perronlocatie.
  4. Behandeling na de test
    1. Na elke MWM-sessie droog je de muizen grondig met zachte handdoeken en warm je ze voorzichtig met een elektrische kachel om onderkoeling te voorkomen.

4. Laser-speckle contrast imaging

  1. Kies willekeurig drie muizen uit elke groep en monitor hun CBF in realtime en in het volle veld met behulp van het LSCI-systeem.
  2. Diervoorbereiding: Voer alle dieroperaties onder narcose uit. Verdoof muizen met 1,25% tribromoethanolinjectie (0,02 mL/g) intraperitoneal om continue spontane ademhaling te garanderen en plaats ze op een horizontale bedieningsplaat. Plaats verdoofde muizen op een thermostatisch geregeld verwarmingskussen dat op 37 °C wordt gehouden om de kerntemperatuur van het lichaam te stabiliseren. Schaf de hoofdhuid en ontleed zorgvuldig de onderliggende spieren/hersenvliezen om de schedel bloot te leggen; Houd het blootgestelde schedeloppervlak gedurende de hele procedure vochtig met 0,9% steriele fysiologische zoutoplossing om uitdroging te voorkomen.
  3. Beeldvormingsopstelling: Plaats de scankop van het systeem loodrecht op het blootgestelde schedelraam op een vaste afstand van 20 cm. Schakel de autofocus- en auto-gainfuncties in om beeldhelderheid en contrast te optimaliseren, waarbij versterkingswaarden automatisch binnen een bereik van 140-160 worden gehouden in alle experimenten. Configureer aanvullende gestandaardiseerde beeldparameters als volgt: belichtingstijd = 20 ms, tijdconstante = 1,0 s, bedrijfsmodus = temporaal, filter = 250 frames, sampleinterval = 5000 ms en beeldresolutie = 1032 × 772.
  4. Gegevensverwerving: Continue speckle-beelden verkrijgen met een bemonsteringsfrequentie van 25 Hz en de verzameling synchroniseren met de vooraf geconfigureerde temporele en filterparameters.
  5. ROI-analyse: Gebruik de analysesoftware om interessegebieden (ROI's) boven de prefrontale cortex te definiëren, met specifieke aandacht voor de gebieden van de voorste en midden cerebrale arteria binnen dit corticale gebied. Bepaal ROI's over deze vaatgebieden en haal gemiddelde fluxwaarden (uitgedrukt in perfusie-eenheden) uit elke ROI voor latere statistische vergelijking.

5. Statistische analyse

  1. Voer statistische analyses uit met behulp van SPSS 27.0.
  2. Analyseer groepsverschillen in het verborgen platform, probe trial-uitkomsten en CBF werden geanalyseerd met behulp van de Student's t-test. Definieer statistische significantie als P < 0,05 en stel hoge statistische significantie in op P < 0,01.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Effecten van EA op ruimtelijk leren en geheugen bij AD-modelmuizen

De resultaten van de Morris waterdoolhoftest zijn weergegeven in Figuur 2. Figuur 2A toont de ontsnappingslatentie tijdens de verborgen platformtest over vijf dagen. De ontsnappingslatentie van de AD-groep vertoonde een fluctuerende trend, terwijl de WT- en EA-groepen gestaag afnamen. De ontsnappingslatentie van de AD-...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De huidige studie toont aan dat langdurige EA-interventie bij Baihui (GV20) en Yintang (GV29) acupunkturen ruimtelijke leertekorten bij APP/PS1 transgene muizen aanzienlijk verzacht, zoals blijkt uit de verkorte ontsnappingslatentie in de Morris Water Maze verborgen platformtest. Deze bevinding komt overeen met eerdere rapporten dat EA de cognitieve functie in verschillende AD-modellen verbetert via mechanismen zoals verminderde Aβ-afzetting en verminderde neuro-ontsteking

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit onderzoek werd ondersteund door het Wetenschappelijk Onderzoekskweekproject van de School voor Acupunctuur-Moxibustie en Tuina, Beijing University of Chinese Medicine.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
acupunctuurnaald(Beijing Zhongyan Taihe Medicine Company, Ltd., China0,25 mm × 13 mmacupunctuurnaald
Laser speckle contrast imaging systeemGene&I Scientific. Ltd.MoorFLPI-2
MuisbegrenzerHengtai Laboratory Equipment CenterHT-A2
TribromoethanolNanjing Aibei Biotechnology Co., Ltd. M2910anesthesie

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zheng, Q., Wang, X. Alzheimer's disease: Insights into pathology, molecular mechanisms, and therapy. Protein Cell. 16 (2), 83-120 (2025).
  2. Goldsmith, H. S. Alzheimer's disease: A decreased cerebral blood flow to critical intraneuronal elements is the cause. J Alzheimers Dis. 85 (4), 1419-1422 (2021).
  3. Oliver, B., et al. Causes and consequences of baseline cerebral blood flow reductions in Alzheimer's disease. J Cereb Blood Flow Metab. 41 (7), 1501-1516 (2021).
  4. Cai, M., et al. Electroacupuncture attenuates cognition impairment via anti-neuroinflammation in an Alzheimer's disease animal model. J Neuroinflammation. 16 (1), 264(2019).
  5. Ding, N., et al. Manual acupuncture regulates behavior and cerebral blood flow in the SAMP8 mouse model of Alzheimer's disease. Front Neurosci. 13, 37(2019).
  6. Jafari, C. Z., et al. Effect of vascular structure on laser speckle contrast imaging. Biomed Opt Express. 11 (10), 5826-5841 (2020).
  7. Du, E., et al. Multifunctional laser speckle imaging. Biomed Opt Express. 11 (4), 2007-2016 (2020).
  8. Paul, R., et al. Optimized laser speckle-based imaging system and methods for deep tissue cerebral blood flow imaging in small rodents. Neurophotonics. 12 (2), 025017(2025).
  9. Kazmi, S. M. S., et al. Flux or speed? Examining speckle contrast imaging of vascular flows. Biomed Opt Express. 6 (7), 2588-2608 (2015).
  10. Standard T/CAAM 0002-2020: Names and locations of commonly used acupuncture points for laboratory animals part 3: Mice. , China Association for Acupuncture and Moxibustion. (2020).
  11. Tian, H., et al. Analysis of learning and memory ability in an Alzheimer's disease mouse model using the Morris water maze. J Vis Exp. (152), e60055(2010).
  12. Sun, R. Q., et al. Improvement of electroacupuncture on APP/PS1 transgenic mice in behavioral probably due to reducing deposition of Aβ in hippocampus. Anat Rec (Hoboken). 304 (11), 2521-2530 (2021).
  13. Wang, X., et al. Improvement of electroacupuncture on APP/PS1 transgenic mice in spatial learning and memory probably due to expression of Aβ and LRP1 in hippocampus. Evid Based Complement Alternat Med. 2016, 7603975(2016).
  14. Ding, N., et al. Manual acupuncture regulates behavior and cerebral blood flow in the SAMP8 mouse model of Alzheimer's disease. Front Neurosci. 13, 37(2019).
  15. Akshmisha, Y., et al. Hippocampus and its involvement in Alzheimer's disease: A review. 3 Biotech. 12 (2), 55(2022).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Laser speckle imagingziekte van Alzheimercerebrovasculaire dysfunctiecognitieve functieMorris waterdoolhofneurovasculaire eenheidcerebrale hypoperfusie

Gerelateerde artikelen