Tutaj prezentujemy protokół wprowadzający szczurzy model zmęczenia centralnego przy użyciu zmodyfikowanej metody wieloplatformowej (MMPM).
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj prezentujemy protokół wprowadzający szczurzy model zmęczenia centralnego przy użyciu zmodyfikowanej metody wieloplatformowej (MMPM).
W tym artykule przedstawiliśmy szczurzy model zmęczenia centralnego przy użyciu zmodyfikowanej metody wieloplatformowej (MMPM). Skrzynka wieloplatformowa została zaprojektowana jako zbiornik na wodę z wąskimi platformami na dnie. Modelowe szczury umieszczono w zbiorniku i starano na platformach przez 14 godzin (18:00 - 8:00) dziennie przez kolejne 21 dni, z pustą grupą kontrolną ustawioną dla kontrastu. Pod koniec modelowania szczury w grupie modelowej wykazywały wyraźny zmęczony wygląd. Aby ocenić model, przeprowadziliśmy kilka testów behawioralnych, w tym test otwartego pola (OFT), test podwyższonego labiryntu plus (EPM) oraz test wyczerpującego pływania (ES). Wyniki wykazały, że lęk, upośledzenie funkcji poznawczych, słaba wydajność mięśni i zmniejszona dobrowolna aktywność prezentowane u szczurów modelowych potwierdzają diagnozę zmęczenia centralnego. Zmiany w centralnych neuroprzekaźnikach również zweryfikowały wynik. Podsumowując, model z powodzeniem symulował zmęczenie centralne, a przyszłe badania z wykorzystaniem modelu mogą pomóc w ujawnieniu patologicznego mechanizmu choroby.
Zmęczenie jest jednym z głównych czynników zagrażających zdrowiu ludzkiemu1. W ostatnich dziesięcioleciach różne badania dowiodły, że zmęczenie jest wywoływane obwodowo, ale centralnie napędzane i zawsze towarzyszą mu zaburzenia emocjonalne i poznawcze. Włoski fizjolog A. Mosso jako pierwszy zaproponował słowo Central Fatigue2. Jest ogólnie definiowany jako ograniczona dobrowolna aktywność i upośledzenie funkcji poznawczych spowodowane dysfunkcją przekazywania impulsów w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN)3. W porównaniu ze zmęczeniem mięśni obwodowych, zmęczenie centralne podkreśla zmiany w OUN, a także wynikające z nich zaburzenia emocjonalne/behawioralne, w tym depresję, lęk, upośledzenie funkcji poznawczych i utratę pamięci. Jedno z badań pokazuje, że wiele czynników może wywoływać centralne zmęczenie, wśród których niezbędna jest nadmierna aktywność fizyczna i stres psychiczny4. Jeśli chodzi o patogenezę, teorie takie jak hipoteza szlaku tryptofan-kinurenina5 wyjaśniają zmiany w niektórych szlakach; Jednak nadal potrzebne są bardziej dogłębne badania, aby ujawnić centralno-obwodowe korelacje zmęczenia centralnego.
Ponieważ mechanizm leżący u podstaw zmęczenia centralnego jest nadal niejasny, skuteczny model zwierzęcy jest dość ważny dla dalszych badań. Istniejące modele zmęczenia są w większości wywoływane przez nadmierne ćwiczenia, takie jak bieżnie6 i pływanie z obciążeniem ciężarem7, bez większego zainteresowania czynnikami psychicznymi. Aby lepiej symulować rozwój zmęczenia centralnego, nasza grupa opracowała model szczura z MMPM. Podczas procesu modelowania szczury pozostają stojące na wąskich platformach w pudełku wieloplatformowym przez długie godziny, w tym przez część czasu snu. W odróżnieniu od modeli nadmiernych ćwiczeń, model MMPM wykorzystuje częściową deprywację snu jako czynnik psychiczny z uwzględnieniem złożonej patogenezy zmęczenia ośrodkowego.
Do oceny modelu używamy testów OFT i EPM, aby określić nastrój lęku i aktywność wolontariacką. Test ES jest wykonywany w celu zmierzenia wydajności mięśni obwodowych. Ponadto bierzemy mózg szczura i wykrywamy zawartość dopaminy (DA) / serotoniny (5-HT) w obu podwzgórzach, aby zaobserwować różnice w ośrodkowym neuroprzekaźniku.
Protokół przedstawiony poniżej ma na celu modelowanie centralnego zmęczenia wywołanego powtarzającą się aktywnością fizyczną i brakiem snu, naśladując powszechny stan w życiu człowieka. Jednak dostosowując czas trwania modelu, można go wykorzystać w wielu innych dziedzinach, takich jak obserwacja snu i badania stresu. Mamy nadzieję, że w przyszłych badaniach model ten pomoże odkryć więcej zmian w OUN i ich związku z układem obwodowym, aby ujawnić mechanizm patogenezy zmęczenia ośrodkowego.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie zwierzęta były utrzymywane zgodnie z wytycznymi chińskiego ustawodawstwa dotyczącego etycznego użytkowania i opieki nad zwierzętami laboratoryjnymi.
1. Przygotowanie do wstępnego modelowania
2. Modelowanie za pomocą MMPM
UWAGA: Proces zaczyna się o 18:00 i kończy o 8:00 następnego dnia, co daje w sumie 14 godzin dziennie, przez 21 dni. Aby uniknąć czynników zakłócających, ta sama osoba jest zobowiązana do przeprowadzenia całego eksperymentu, mając na sobie ten sam fartuch laboratoryjny. W eksperymencie wykorzystano 10 szczurów rasy Wistar.
3. Ocena modelu: Test behawioralny
UWAGA: Wszystkie testy są wykonywane w laboratorium behawioralnym. Hałas i dodatkowe światło nie są dozwolone podczas testu, aby uniknąć zakłóceń. Jeśli to możliwe, użyj tej samej osoby (osób) do przeprowadzenia każdego testu. Ciemny płaszcz i rękawice są wymagane do rozpoznawania skali szarości podczas przetwarzania obrazu. Najpierw wykonaj OFT, ponieważ ma to najmniejszy wpływ na zachowanie szczurów.
4. Ocena modelu: Centralne wykrywanie neuroprzekaźników
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opisujemy model zmęczenia ośrodkowego u szczurów z wykorzystaniem metody MMPM. 24 szczury rasy Wistar zostają losowo podzielone na grupę kontrolną i grupę modelową, po 12 szczurów w każdej grupie. Aparatura modelowa została zaprojektowana jako zbiornik z wodą z wąskimi platformami na dnie (Rysunek 1). Szczury modelowe stoją na platformach przez 14 h na dobę, wliczając w to czas częściowego snu, przez 21 dni (Rysunek 2).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
MMPM jest pierwotnie zaprojektowany do deprywacji snu9. Szczury są wystrzeliwane do zbiornika na wodę z platformami zamocowanymi na dnie. Kierując się instynktownym strachem przed wodą, szczury nadal stoją na platformach i nie zasypiają. Badanie pokazuje, że różne godziny braku snu prowadzą do różnych zmian w zachowaniu i nastroju szczurów, w tym upośledzenia rozpoznawania10, negatywnych emocji11 i zmęczenia centralnego. Niektórzy badacze udowadniają...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Fundację Nauk Przyrodniczych w Pekinie (No.7162124) oraz Fundację Xin-ao dla Pekińskiego Uniwersytetu Medycyny Chińskiej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| wieloplatformowy zbiornik na wodę do deprywacji snu | Dostosowywanie, jest dostarczany przez laboratorium neuroimmunologiczne Pekińskiego Uniwersytetu Medycyny Chińskiej 110 | cm x 60 cm x 40 cm. Na dole znajduje się 15 plastikowych małych platform. Mała platforma ma 6,5 cm średnicy i 8 cm wysokości | |
| Szczury Wistar | Beijing Weitong Lihua Experimental Animal Technology Company | numer licencji SYXK (Pekin) 2016-0011 | Użyj 32 zdrowych samców szczurów Wistar, 8 tygodni (200-210 g) |
| Wysokosprawny chromatograf cieczowy Agilent 1100LC | Agilent | G1379A, G1311A, G1313A , G1316A | G1379A, pompa chromatograficzna typu G1311A, automatyczny próbnik G1313A, skrzynka temperatury kolumny G1316A |
| Detektor elektrochemiczny DECADE II SDC | Holenderska | elektroda szklisto-węglowa firmy ANTEC, elektroda referencyjna Ag/AgCl, stacje robocze (Clarity CHS) | |
| Rozwój technologii Phos w skali elektronicznej ACS-ZEAS | , Pekin. | Waga ważących szczurów może być dokładna do 0,1 g. | |
| Dostosowywanie pudełka Open Field | , zapewnia je laboratorium neuroimmunologiczne Beijing University of Chinese Medicine | drewniane pudełko z otwartym polem 100 cm na 100 cm x 40 cm, wewnętrzna ściana i spód jako szary. Dno jest podzielone na 25 kwadratów o równej powierzchni, z których każdy ma wymiary 20 cm x 20 cm, a 16 siatek wzdłuż ściany zewnętrznej to siatki zewnętrzne, a pozostałe 9 siatek jest centralnych. Kamera jest zamontowana powyżej mediany. | |
| Podwyższony labirynt Plus-Beijing | zhongshi dechuang technology development co., LTD. | Otwarte ramiona i zamknięte ramiona krzyża składają się z 30 cm x 5 cm x 15 cm, a centralna część ma wymiary 5 cm x 5 cm, z kamerą zamontowaną nad środkiem i wysokością 45 cm. | |
| wiadro do pływania dla szczurów. | Zhenhua biological instrument equipment co., LTD. Anhui, Chiny. | Objętość plastikowego bębna wynosi 70 cm x 30 cm x 110 cm, który służy do pływania u szczurów. | |
| Termometr | Shiya instrument co., LTD., Changzhou, Chiny. | Kontroluj temperaturę wody | |
| Mała pompa wodna | Xincheng technology co., LTD., Chengdu, Chiny. | Używany do zbiornika na wodę i zachowania podczas pływania. | |
| Oprogramowanie behawioralne Ethovition3.0. | Nuldus,Holandia | Analiza pomiarowa filmów z zachowaniem szczurów. |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.