Um modelo de fragmentação crônica do sono usando rotor orbital vibrante para induzir déficit cognitivo e comportamento semelhante à ansiedade em camundongos jovens do tipo selvagem
22 de setembro de 2020
Apresentado aqui é um protocolo para fragmentação crônica do sono (CSF) modelo alcançado por um rotor orbital eletricamente controlado, que poderia induzir déficit cognitivo confirmado e comportamento semelhante à ansiedade em camundongos jovens do tipo selvagem. Este modelo pode ser aplicado para explorar a patogênese da perturbação crônica do sono e distúrbios relacionados.
O distúrbio crônico do sono leva à patogênese da doença neurodegenerativa. Gostaríamos de fornecer um protocolo simples, estável e de longo prazo para modelar interrupções frequentes durante o sono humano para abordar essa questão. Esses ratos minimizam o manuseio de trabalhos e os compradores artificiais.
Ele pode padronizar intervenções entre camundongos dentro do mesmo grupo experimental e entre diferentes experimentos para produzir resultados comportamentais e patológicos repetíveis. Este modelo pode ser aplicado a uma variedade de modelos de doenças, como depressão e doença de Alzheimer, para estudar os impactos do distúrbio crônico do sono na presença de uma doença subjacente. Comece atribuindo aleatoriamente de três a cinco camundongos machos adultos de 20 a 28 gramas, de 8 a 10 semanas de idade, para modelar o LCR e controlar gaiolas para evitar o estresse do isolamento social.
Alojar os dois grupos de gaiolas na mesma sala de modelagem de 21 a 23 graus Celsius e 35 a 60% de umidade com um ciclo claro/escuro de 12 horas para manter um ambiente circundante idêntico. Em seguida, forneça aos ratos comida e água suficientes usando bicos longos com pontas de válvula de esfera nas garrafas de água para evitar vazamento de água nos movimentos da plataforma e prendendo as garrafas de água no topo de cada gaiola com uma mola para evitar o deslocamento das garrafas durante a rotação. Para modelagem de fragmentação crônica do sono, programe um rotor orbital controlado eletricamente com uma plataforma de 67 por 110 centímetros para funcionar durante as 8:00 da manhã.
às 20h00 e use um temporizador de estado sólido para definir a velocidade do rotor para 110 rotações por minuto para um ciclo repetitivo de 10 segundos ligado e 110 segundos desligado. Use molas grossas para prender as gaiolas de LCR no topo da plataforma do rotor para evitar o deslocamento das gaiolas na rotação da plataforma e confirmar que o acesso a alimentos e água é mantido durante as rotações orbitais.
Depois de configurar o sistema modelo, observe as gaiolas por pelo menos uma hora para garantir que o rotor orbital esteja operando adequadamente. Durante o período de modelagem, pese os camundongos semanalmente às 8:00 da manhã ao trocar a roupa de cama e remova quaisquer agressores das gaiolas conforme necessário.
No final do período de modelagem, continue a abrigar e alimentar os ratos na sala de modelagem. Para realizar um teste de labirinto aquático de Morris, entre 8h00 e 12h00.
todos os dias, durante cinco dias, solte um camundongo de cada vez em um tanque circular cheio de água de 20 a 23 graus Celsius em um dos quatro quadrantes para cada tentativa. Durante o teste, use um sistema de rastreamento de vídeo para registrar a latência de escape de cada mouse enquanto ele tenta nadar até a plataforma. Se o rato não conseguir localizar a plataforma em 60 segundos, guie o animal até a plataforma.
Deixe-o permanecer na plataforma por 15 segundos antes de devolvê-lo à sua gaiola. No sexto dia após o treinamento, remova a plataforma do tanque de água e solte o camundongo do quadrante nordeste por um período final de natação de 60 segundos por animal. Após a modelagem do LCR, não são observadas diferenças nos pesos dos camundongos entre os grupos controle e experimental.
O grupo CSF exibe uma capacidade reduzida de localizar a plataforma durante um período de cinco dias de treinamento no teste comportamental Morris Water Maze em comparação com os animais de controle. No teste de sonda, os camundongos CSF passaram significativamente menos tempo proporcionalmente no quadrante alvo, cruzando o local da plataforma anterior menos vezes sem uma diferença de velocidade de natação observável. Na fase familiar do novo teste de reconhecimento de objetos, não há diferença significativa no tempo total de exploração entre os grupos CSF e controle ou no tempo de exploração entre os objetos A1 e A2 em qualquer um dos grupos.
Na fase de teste, o índice de discriminação dos camundongos LCR é significativamente reduzido em comparação com o dos animais controle. Nessas avaliações representativas de teste de campo aberto e teste de nado forçado, o grupo LCR passou menos tempo na zona central durante o teste do que o grupo controle. Os camundongos com LCR também exibiram uma distância total de movimento maior dentro do tanque, sugerindo aumento da atividade espontânea após a modelagem.
No entanto, a modelagem do LCR não induziu comportamento semelhante à depressão, conforme verificado por diferenças não significativas no tempo de imobilidade entre os dois grupos submetidos ao teste de nado forçado. A seleção de um ciclo vibratório apropriado e duração de modelagem, bem como um cronograma adequado para o tratamento do LCR e a identificação do fenótipo, são importantes para o sucesso deste experimento. Os protocolos tradicionais de privação de sono exigem muito trabalho e principalmente para modelagem aguda ou de curto prazo.
Este protocolo permite o estudo de um mecanismo patológico de distúrbio do sono leve, mas duradouro.
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Visão Geral
Este artigo apresenta um protocolo para um modelo de fragmentação crônica do sono (FCS) utilizando um rotor orbital controlado eletricamente. Este modelo induz déficits cognitivos e comportamento semelhante à ansiedade em camundongos jovens do tipo selvagem, permitindo a exploração da perturbação crônica do sono e distúrbios relacionados.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Estudos comportamentais
- Pesquisa sobre sono
Antecedentes
- Distúrbios crônicos do sono estão associados a doenças neurodegenerativas.
- O estudo tem como objetivo fornecer um protocolo estável para modelar interrupções do sono.
- Este modelo minimiza o manuseio e padroniza as intervenções entre os grupos experimentais.
- Pode ser aplicado a diversos modelos de doenças, incluindo depressão e doença de Alzheimer.
Objetivo do Estudo
- Modelar interrupções frequentes durante o sono em camundongos.
- Investigar os impactos da perturbação crônica do sono sobre o comportamento e a patologia.
- Facilitar resultados reprodutíveis em diferentes experimentos.
Métodos Utilizados
- Atribuição aleatória de camundongos machos selvagens com peso de 20 a 28 gramas e idade de 8 a 10 semanas.
- Uso de gaiolas de modelagem e controle de LCR para prevenir estresse por isolamento social.
- Aplicação de um rotor orbital controlado eletronicamente para fragmentação do sono.
- Avaliações comportamentais para avaliar déficits cognitivos e comportamento semelhante à ansiedade.
Resultados Principais
- Déficits cognitivos confirmados em camundongos submetidos à fragmentação crônica do sono.
- Indução de comportamento semelhante à ansiedade no grupo experimental.
- Resultados padronizados em diferentes configurações experimentais.
- Aplicações potenciais no estudo de distúrbios crônicos do sono em diversos contextos de doenças.
Conclusões
- O modelo de SD crônica é eficaz para estudar os efeitos da perturbação crônica do sono.
- Este protocolo pode auxiliar na compreensão da patogênese de distúrbios relacionados.
- Pesquisas futuras podem aproveitar este modelo para diversas doenças neurodegenerativas.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Os modelos crônicos de fragmentação do sono permitem o desvio mecanicista de hipóteses sobre doenças neurodegenerativas ao replicar fenótipos de perturbação do sono humano em sistemas pré-clínicos controlados. Essa abordagem apoia a validação de alvos e a descoberta de biomarcadores para a doença de Alzheimer e distúrbios relacionados, estabelecendo relações causais entre a perturbação do sono e o declínio cognitivo. O protocolo padronizado aumenta a confiança preditiva na fase inicial de descoberta, reduzindo a variabilidade biológica e melhorando a continuidade translacional.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Investigar hipóteses terapêuticas que relacionam a fragmentação do sono à patogênese da doença de Alzheimer por meio da fenotipagem comportamental.
- Valor Operacional: Permite a validação funcional de alvos ao induzir déficits cognitivos estáveis e fenótipos semelhantes à ansiedade em camundongos jovens do tipo selvagem.
- Valor Preditivo: Apoia a triagem de portfólios ao modelar um fator de risco mecanicamente relevante para a progressão de doenças neurodegenerativas.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Valor Científico: Prepara sistemas relevantes para doenças para triagem de compostos, estabelecendo fenótipos basais consistentes entre grupos experimentais.
- Valor Operacional: Padroniza as condições do ensaio por meio do controle automatizado de rotação orbital, minimizando o manuseio manual e maximizando a reprodutibilidade.
- Escalabilidade: Facilita a reutilização da plataforma em múltiplos estudos, fornecendo um modelo estável e de longo prazo compatível com diversos desfechos comportamentais.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Alinha-se à pesquisa translacional de biomarcadores ao quantificar déficits na aprendizagem espacial e respostas semelhantes à ansiedade como desfechos mensuráveis.
- Valor Operacional: Garante a continuidade desde a descoberta até a validação pré-clínica, mantendo condições ambientais idênticas para os grupos controle e experimentais.
- Mitigação de Riscos: Orienta decisões de avanço com ajuste de risco ao demonstrar alterações comportamentais dependentes da dose, sem induzir fatores de confusão semelhantes à depressão.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O modelo de fragmentação crônica do sono integra-se ao continuum de descoberta, desde a testagem de hipóteses até a identificação de compostos promissores e a validação pré-clínica, apoiando o aprimoramento iterativo de candidatos terapêuticos direcionados a vias fisiopatológicas relacionadas ao sono.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses ao permitir a investigação da perturbação do sono como um fator de risco modificável em modelos de doenças neurodegenerativas.
- Triagem: Melhora a prontidão do ensaio ao gerar fenótipos comportamentais estáveis e quantificáveis, adequados para avaliação de alta fidelidade de compostos.
- Análises: Gera medições quantitativas de variáveis dependentes, incluindo latência de escape no labirinto aquático de Morris, índice de discriminação no reconhecimento de objeto novo e ocupação da zona central no teste de campo aberto.
- Pesquisa Translacional: Estabelece conexão com a continuidade pré-clínica ao modelar os efeitos crônicos do sono relevantes para a progressão da doença humana, sem artefatos de estresse agudo.
- Reutilização Corporativa: Funciona como uma capacidade reutilizável em programas de neurociência e pesquisa do sono devido ao seu design padronizado e de baixo esforço.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Fornece confiança preditiva na validação de alvos ao reduzir a ambiguidade mecanicista nas relações entre sono e neurodegeneração.
- Valor Operacional: Oferece padronização e reprodutibilidade por meio de ciclos automatizados de vibração e controles ambientais.
- Valor Estratégico: Aprimora decisões de prosseguir/interromper ao permitir a detecção precoce de fenótipos cognitivos e semelhantes à ansiedade indicativos de risco patológico.
- Impacto no Portfólio: Apoia a priorização ajustada ao risco ao identificar compostos que atenuam déficits comportamentais induzidos pela fragmentação do sono.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em neurociência comportamental e fisiologia do sono para interpretar a especificidade do fenótipo.
- Exige instrumentação incluindo um rotor orbital controlado eletricamente com temporização programável e isolamento contra vibrações.
- Exige padronização entre equipes das condições de alojamento, protocolos de alimentação e cronogramas de testes comportamentais.
- Envolve considerações de adaptação ao aplicar o modelo a diferentes linhagens, sexos ou modelos de doenças comorbidas.
- Inclui limitações práticas, como a necessidade de monitoramento de longo prazo para distinguir efeitos crônicos de respostas agudas ao estresse.
Perguntas Frequentes sobre Biotecnologia Farmacêutica
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:06
Mouse Screening Preparation
1:58
Chronic Sleep Fragmentation (CSF) Modeling
3:04
Morris Water Maze (MWM) Test
4:00
Results: Representative Effects of CSF Modeling on Young Wild-Type Mouse Cognitive Abilities and Anxiety-Like Behaviors
5:34
Conclusion
