Методическая статья

Оценка эффекта электроакупунктуры на кровоток в мозге у мышей APP/PS1 с использованием метода лазерного спекла

DOI:

10.3791/69915

⸱

13 февраля 2026 г.

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

В этой статье

Краткое содержание

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

Здесь мы представляем протокол, основанный на лазерной спекл-контрастной визуализации для количественной оценки кровотока в мозге, в сочетании с лабиринтом воды Морриса, для оценки эффектов электроакупунктуры на мышей APP/PS1 (AD модель), что является ценным для исследований цереброваскулярного заболевания AD.

Аннотация

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

Болезнь Альцгеймера (АД) характеризуется прогрессирующим когнитивным снижением и цереброваскулярной дисфункцией, включая снижение кровотока в мозге (КБФ) и нарушение нейроваскулярных единиц. Электроакупунктура (ЭА) показала потенциал для улучшения неврологических функций, её механизм может быть связан с регуляцией КБФ. Лазерная точкастообразная визуализация — это широкополевый метод оценки CBF в реальном времени, способный точно оценивать изменения в перфузии крови в мозге. В этом эксперименте мы наблюдали влияние электроакупунктуры на CBF и когнитивные способности у мышей модели AD (трансгенные мыши APP/PS1). Перфузия крови средней церебральной артерии и её ветвевых сосудов у мышей была зафиксирована с помощью лазерной спекл-визуализации. Пространственная когнитивная функция мышей была оценена с помощью водного лабиринта Морриса. Результаты показали, что ЭА может улучшить когнитивные функции мышей APP/PS1, а задержка побега была значительно снижена в тесте водного лабиринта Морриса (P<0.05). Кроме того, лазерная спекл-контрастная визуализация (LSCI) подтвердила значительную гипперфузию мозга у мышей с моделью АД по сравнению с дикими типами контролей (P < 0,05), а также лечение ЭА вызвало статистически значимое увеличение CBF (P < 0,05), обратив обратное гипоперфузию мозга у мышей с АД. Лазерная спекл-визуализация — это метод визуализации для оценки улучшений, вызванных ЭА. Эти результаты подтверждают использование ЭА как потенциальной дополнительной терапии при АД с целью нацеливания на цереброваскулярную дисфункцию.

Введение

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

Болезнь Альцгеймера (АД) — это прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, характеризующееся прогрессирующим когнитивным нарушением и ухудшением памяти. Она обрабатывает патологические особенности отложения внеклеточных бета-амилоидных бляшек (Aβ), внутриклеточного нейрофибриллярного клубка (NFT) и потеринейронов 1. Хотя эти классические признаки были основным направлением терапевтических исследований, растущие данные подчёркивают критическую роль снижения кровотока в мозге (CBF) в патогенезе и прогрессированииАД II AD. Снижение CBF происходит на ранней стадии начала АД и связано с тяжестью когнитивной дисфункции3. Поэтому стратегия лечения для улучшения цереброваскулярного повреждения является эффективным способом облегчить симптомы АД и улучшить ход заболевания.

Электроакупунктура (ЭА), современная техника, интегрирующая традиционную акупунктуру с электрической стимуляцией, показала потенциал для улучшения когнитивных функций при АД. Исследования показывают, что ЭА может оказывать свои положительные эффекты через различные механизмы, такие как снижение отложения Aβ, снижение нейровоспаления и стимулирование синаптическойпластичности 4. Примечательно, что всё больше предположений о том, что нейропротекторные эффекты ЭА могут быть тесно связаны со способностью модулироватьCBF-5. Однако прямые доказательства в реальном времени, показывающие влияние ЭА на церебральную гемодинамику в моделях АД остаются ограниченными. Отсутствие таких доказательств мешает всестороннему пониманию того, как ЭА улучшает функцию мозга.

Технологические достижения в оптической визуализации предоставили мощные инструменты для изучения церебральной гемодинамики. Как быстрая, широкоугольная оптическая технология, LSCI обеспечивает высокое пространственно-временное разрешение для визуализации карт кровотока тканей с интегрированнымобъемом 6, что позволяет в реальном времени отслеживать перфузионную динамику, вызванную электроакупунктурой. Хотя для оптимального оптического доступа требуется экспозиция черепа, LSCI предотвращает инвазивное проникновение тканей. LSCI был введён в 1990-х годах и широко применяется в нейронауке за последниедесятилетия. Как и все методы визуализации, LSCI имеет врождённые ограничения: глубина оптического проникновения ограничена, что благоприятствует поверхностным корковым сосудам и ограничивает доступ к глубоким областям мозга (например, гиппокамп, базальные ганглии), а также он количественно определяет относительный кровоток (единицы перфузии) вместо абсолютных значений CBF, с точностью, немного зависящей от сосудистой морфологии и оптического рассеяниятканей 8,9. Однако эти ограничения не умаляют полезность LSCI, а определяют его специализированное применение для оценки поверхностного кортикального кровотока в реальном времени. Для нашего исследования, сосредоточенного на изменениях кортикальной перфузии, вызванных EA, LSCI предоставляет надёжные и применимые данные. В частности, мы разработали стандартизированный протокол LSCI с целевым определением ROI и оптимизированными параметрами для количественной оценки CBF у мышей APP/PS1, дополненным тестами Morris Water Maze, чтобы связать цереброваскулярные улучшения с когнитивными результатами.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

Этот протокол был утверждён Комитетом по этике животных Пекинского университета китайской медицины (BUCM20250708-005) и соответствовал всем рекомендациям по уходу и использованию лабораторных животных Китая.

1. Подготовка

  1. В этом эксперименте использовали двенадцать 6-месячных самцов мышей APP/PS1 и шесть 6-месячных самцов C57bl/6.
  2. Все мыши содержались в Центре экспериментов на животных Пекинского университета китайской медицины, по три мыши в клетке. У них был свободный доступ к стерильной питьевой воде и стандартной пелетной диете.
  3. Жилая среда поддерживалась по 12-часовому циклу свет/темнота, при этом температура окружающей среды контролировалась на уровне 23 ± 2 °C.

2. Группирование животных и вмешательства

  1. Случайным образом распределите двенадцать 6-месячных самцов мышей с APP/PS1 (вес 27,88 г ± 0,48 г) в две экспериментальные группы (n = 6/группа): модельную группу болезни Альцгеймера (AD) и группу лечения электроакупунктуры (EA).
  2. Используйте шесть 6-месячных самцов мышей C57BL/6 (вес 29,90 г ± 0,81 г) в качестве группы дикого типа (WT).
  3. Для групп с контролем WT и AD аккуратно фиксируйте мышей в хорошо вентилируемых ограничителях и не применяйте экспериментальных вмешательств.
  4. Для группы лечения ЭА аккуратно фиксируйте мышей в том же ограничивателе мышей, что используется для групп контроля WT и AD, что ограничивает чрезмерную подвижность и обеспечивает свободное дыхание. При этом стандартизированном удержании введите одноразовые стерильные иглоукалывающие иглы (0,25 мм × 13 мм) в акупунктурные точки Байхуэй (GV20) и Иньтан (GV29) на голове (рисунок 1A), направленные к носовой области, с постоянной глубиной 2-3 мм. Подключите положительный и отрицательный выводы устройства EA к этим двум точкам соответственно и проведите стимуляцию в течение 15 минут (рисунок 1B). Настройте параметры стимуляции в виде дисперсно-плотного волнового рисунка с интенсивностью 0,1 мА и частотой 2 Гц.
  5. Назначайте вмешательства каждой группе раз в 48 часов, при этом сеанс длится 15 минут, общей продолжительностью 30 дней.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Проведите процедуры выбора, локализации и иголки в соответствии с T/CAAM 0002-2020: Названия и расположение наиболее часто используемых точек акупунктуры для лабораторных животных Часть 3:Мыши 10, стандарт, выпущенный Китайской ассоциацией по акупунктуре и моксибустерии 15 мая 2020 года.

3. Тест MWM

ПРИМЕЧАНИЕ: Через 24 часа после 30-дневного периода вмешательства все мыши из трёх экспериментальных групп проходят тест Morris Water Maze (MWM), который включал как исследование скрытой платформы (навигация по местам), так и пробноеисследование 11,12. Внедрить однодневный период адаптации перед формальным тестированием, чтобы минимизировать стресс, позволяя мышам привыкнуть к экспериментальной комнате, оборудованию MWM и процедурам обращения.

  1. Подготовительные процедуры
    1. Разместить аппарат MWM и связанную с ним систему приёма/обработки сигналов в экспериментальной комнате с шумозаглушей системой. Поддерживайте температуру окружающей среды в условиях тестирования примерно на уровне 25 °C и стандартизуйте условия освещения следующим образом: установите четыре светодиодных лампы мощностью 60 Вт над четырьмя квадрантами лабиринта на высоте, достаточной для предотвращения захвата потолочной камерой. Непрозрачные шторы окружали всю зону испытаний, чтобы блокировать внешние помехи окружающей среды и предотвратить влияние непреднамеренных пространственных сигналов на навигацию мышей.
    2. Разместите круглый белый резервуар (диаметром 90 см × высотой 50 см) в центре установки MWM. Подключите потолочную видеокамеру к автоматизированной системе отслеживания и регистратору для непрерывного сбора данных во время тестирования.
    3. Разделите резервуар на четыре равные области: север (N), юг (S), восток (E) и запад (W), а также разделите на четыре согласованных квадранта: северо-восток (NE), северо-запад (NW), юго-запад (SW) и юго-восток (SE).
    4. Прикрепите к внешней стене каждого квадранта чётко выраженные визуальные формы (квадрат, треугольник и круг), расположенные в пределах линии зрения мышей, чтобы служить пространственными точками отсчёта.
    5. Наполните бак 30 см воды, поддерживаемой при 24 ± 1 °C с электрическим обогревателем; Добавьте белый съедобный пигмент, чтобы вода стала непрозрачной.
  2. Испытание на скрытой платформе
    1. Закрепить подводную платформу в юго-восточном квадранте на время этого испытания.
    2. Случайным образом выпускайте каждую мышь в бассейн из трёх альтернативных квадрантов (NE, NW, SW), с начальной ориентацией к стенке аквариума для согласованности.
    3. Дайте каждой мыши максимум 60 секунд, чтобы независимо найти скрытую платформу.
    4. Фиксируйте задержку побега (время от релиза до подъёма на платформу) для каждого испытания для оценки пространственного обучения.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Каждая мышь выполняла три испытания в день в течение пяти последовательных дней. Если мышь не находила платформу в пределах 60 секунд, её аккуратно направляли на платформу и оставляли там 10 секунд для укрепления пространственной памяти перед завершением испытания.
  3. Пробный процесс
    1. Уберите платформу.
    2. Выпускайте каждую мышь в бассейн, обращённый к стенке аквариума, и позволяйте 60 секунд свободного плавания.
    3. Зафиксируйте ключевые показатели результата: среднюю скорость плавания и количество пересечений над бывшей платформой.
  4. Уход после обследования
    1. После каждого сеанса MWM тщательно вытирайте мышей мягкими полотенцами и аккуратно подогревайте их с помощью электрического обогревателя, чтобы предотвратить гипотермию.

4. Лазерная спекл-контрастная визуализация

  1. Случайным образом выберите по три мыши из каждой группы и контролируйте их CBF в реальном времени и на полном поле с помощью системы LSCI.
  2. Подготовка животных: Выполнять все операции с животными под анестезией. Анестезиируйте мышей инъекцией 1,25% триброметанола (0,02 мл/г) внутрибрюшно для обеспечения непрерывного спонтанного дыхания и разместите их на горизонтальной операционной пластине. Поместите анестезированных мышей на термостатически контролируемую грелку с поддержанием температуры тела 37 °C для стабилизации температуры корпуса. Побрить кожу головы и аккуратно вскрыть подлежащие мышцы/мозговые выделения, чтобы обнажить череп; Поддерживайте влажную открытую поверхность черепа с 0,9% стерильной физиологической физиологической жидкостью на протяжении всей процедуры, чтобы предотвратить высыхание.
  3. Установка визуализации: Разместить сканирующую головку системы перпендикулярно открытому окну черепа на фиксированном расстоянии 20 см. Включите функции автофокуса и автоусиления для оптимизации чёткости и контраста изображения, при этом значения усиления автоматически поддерживаются в диапазоне 140-160 во всех экспериментах. Настройте дополнительные стандартизированные параметры изображения следующим образом: время экспозиции = 20 мс, временная константа = 1,0 с, режим работы = временный, фильтр = 250 кадров, интервал выборки = 5000 мс, разрешение изображения = 1032 × 772.
  4. Сбор данных: Получить непрерывные спекл-изображения с частотой дискретизации 25 Гц и синхронизировать сбор с заранее настроенными временными и фильтрующими параметрами.
  5. Анализ ROI: Используйте программное обеспечение для анализа для определения интересующих областей (ROI) над префронтальной корой, специально нацеливаясь на переднюю и среднюю области церебральной артерии внутри этой корковой области. Определите ROI по этим сосудистым регионам и извлеките средние значения потока (выраженные в перфузионных единицах) из каждого ROI для последующего статистического сравнения.

5. Статистический анализ

  1. Проведите статистический анализ с использованием SPSS 27.0.
  2. Анализировали групповые различия в скрытой платформе, результаты пробных испытаний и CBF с помощью t-теста студента. Определите статистическую значимость как P < 0,05 и установите высокую статистическую значимость на P < 0,01.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Влияние ЭА на пространственное обучение и память у мышей модели АД

Результаты теста водного лабиринта Морриса показаны на рисунке 2. Рисунок 2A показывает задержку побега во время теста скрытой платформы в течение пяти дней. Латентность побега группы AD демонстрировала колебающуюся тенденцию, в то время как группы WT и EA постепенно снижались. Латентность побега группы AD была значите...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Настоящее исследование демонстрирует, что долгосрочное вмешательство ЭА в акупунктурных точках Байхуэй (GV20) и Yintang (GV29) значительно снижает дефициты пространственного обучения у трансгенных мышей APP/PS1, что отражено в сокращённой задержке побега в тесте скрытой платформы Morris Water Maze. Это открытие согласуется с предыдущими сообщениями о том, что ЭА улучшает когнитивные функции в различных моделях АД с помощью таких механизмов, как снижение отложения Aβ и ослабление

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

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

Это исследование было поддержано Научно-исследовательским проектом культивации Школы акупунктуры-моксибустии и Туина Пекинского университета китайской медицины.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Игла для акупунктуры(Beijing Zhongyan Taihe Medicine Company, Ltd., Китай0,25 мм и раз; 13 ммИгла для акупунктуры
Лазерная система контрастного изображения с точки зренияGene& I Scientific. Ltd.MoorFLPI-2
Ограничитель мышиЦентр лабораторного оборудования ХэнтайHT-A2
ТриброметанолNanjing Aibei Biotechnology Co., Ltd. M2910анестезия

Ссылки

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

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи