Summary
כאן, אנו מציגים את פרוטוקול להציג מודל עכברוש של מרכזי עייפות בעזרת שונה פלטפורמה מרובים שיטה (MMPM).
Abstract
במאמר זה הצגנו מודל עכברוש של מרכזי עייפות בעזרת שונה פלטפורמה מרובים שיטה (MMPM). תיבת מרובים פלטפורמה תוכנן כמו מיכל מים עם פלטפורמות צר על החלק התחתון. העכברושים דגם היו לשים לתוך הטנק, עמד על הבמות במשך 14 h (18:00-8:00) ליום 21 ימים רצופים, עם קבוצת בקרה הריק להגדיר עבור חדות. בסוף מידול, חולדות בקבוצה מודל הראתה ברור מראה עייף. כדי להעריך את הדגם, ביצענו מספר בדיקות התנהגותית, כולל במגרש הפתוח (למוד), לבחון את גבוהות פלוס מבוך (EPM) בדיקה של הבדיקה ממצה שחייה (ES). התוצאות הראו כי חרדה, ליקוי קוגניציה מרחבית, עניים שריר ביצועים ולאחר שנדחתה פעילות התנדבותית הציג בחולדות דגם לאשר את האבחנה של עייפות המרכזית. שינויים של המוליכות העצבית המרכזית גם לאמת את התוצאה. לסיכום, המודל בהצלחה מדומה עייפות המרכזית ולאחר מחקר עתידי עם המודל עשוי לעזור לחשוף את מנגנון פתולוגי של המחלה.
Introduction
עייפות היא אחד הגורמים העיקריים המאיימים על בריאות האדם1. בעשרות השנים האחרונות, מחקרים שונים הוכיחו כי עייפות הוא המופעלות באופן עקיף אבל מונחה מרכזי, תמיד מלווה עם הפרעות רגשיות, קוגניטיביות. פיזיולוג איטלקי א Mosso הציע לראשונה את המילה עייפות מרכזית2. זה מוגדר בדרך כלל מוגבל פעילות התנדבותית, קוגניציה ירידת ערך עקב תפקוד לקוי של הדחף התמסורת של מערכת העצבים המרכזית (CNS)3. לעומת עייפות שרירים היקפית, עייפות המרכזי מדגיש שינויי מערכת העצבים, כמו גם בהפרעות רגשיות/התנהגותיות הסוגר כולל דיכאון, חרדה, קוגניציה ליקוי של אובדן זיכרון. מחקר אחד מראה כי גורמים רבים יכול לגרום עייפות המרכזית, בין אילו פעילות פיזית מוגזמת, מתח נפשי הם די הכרחית4. באשר בפתוגנזה, תיאוריות כמו טריפטופן-kynurenine מסלול השערה5 מסבירות שינויי מסלולים מסוימים; עם זאת, מחקרים מעמיקים יותר נדרשים עדיין לחשוף את מתאמים המרכזי-ההיקפית של עייפות המרכזית.
כמו המנגנון הבסיסי של עייפות המרכזי הוא עדיין לא ברור, במודל חיה יעיל הוא די חשוב למחקר נוסף. הדגמים עייפות הקיימים הם בעיקר המושרה על ידי פעילות גופנית מוגזמת, כמו הליכונים6 ו שחייה שנטענו משקל7, עם חשש קטן על גורמים נפשיים. כדאי לדמות הפיתוח של מרכזי עייפות, הקבוצה שלנו פיתח מודל עכברוש עם MMPM. במהלך התהליך מידול, חולדות יישאר לעמוד על פלטפורמות צר בתיבת פלטפורמה מרובות במשך שעות ארוכות כולל חלק הזמן לישון. שונים של פעילות גופנית מוגזמת מודלים, המודל MMPM משתמש מניעת שינה חלקי כגורם נפשי תמורת זה מורכב בפתוגנזה של עייפות המרכזית.
מודל הערכה, אנו משתמשים הבדיקות OFT ו- EPM לקבוע חרדה רוח ואת פעילות התנדבותית. הבדיקה ES מבוצע כדי למדוד את ביצועי השרירים ההיקפיים. בנוסף, אנו לקחת את המוח של החולדה, לזהות דופמין (DA) / סרוטונין (5-HT) בתוכן שני hypothalamuses לבחון את ההבדלים נוירוטרנסמיטר מרכזי.
פרוטוקול שיובאו להלן נועד המודל המרכזי עייפות המושרה על ידי פעילות גופנית חוזרת ונשנית, חוסר שינה, מחקה מצב שכיח בחיי האדם. עם זאת, על-ידי התאמת משך מודל, זה יכול לשמש בתחומים רבים אחרים, כמו מחקרי תצפית ומתח שינה. בעתיד מחקר, אנו מקווים כי מודל זה יעזור לגלות עוד שינויים CNS וקשריהם עם מערכת היקפיים, כדי לחשוף את המנגנון הפתוגנזה של עייפות המרכזית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
כל החיות היו מתוחזק בהתאם להנחיות על ידי החקיקה הסינית על השימוש אתית, טיפול של חיות מעבדה.
1. מידול טרום הכנה
-
הכנת המעבדה
- הפעל את מנורת UV במשך לפחות 30 דקות לפני הניסוי.
- בקרת הטמפרטורה במעבדה ב 25 ± 3 מעלות צלזיוס, והלחות היחסית סביב 30%.
- להפעיל את המעבדה אור בשעה 6, תכבה את האור בשעה 18:00 להקים מעגל/כהה 12 h/12 שעות.
-
פלטפורמה מרובים תיבת בנייה
- לבנות מיכל פלסטיק אטום ללא כיסוי של 110 × 60 × 40 ס מ3.
- תקן 15 פלטפורמות מעגלית (h = 8 ס"מ, d = 6.5 ס מ) על החלק התחתון של הטנק, סניטר להפיץ שלוש שורות ועמודות חמש. להשאיר מספיק מקום בין כל פלטפורמה, בערך 10 ס מ בין טורים או 13 ס מ בין שורות.
- הגדר פורקן מים על הצד הלטראלי של הטנק, להתקין ברז.
- הופכים שער ברזל-חוט אחר תנועותיהם לטנק עם קופסת האוכל תלוי על זה.
-
קיבוץ וחולדות דיור
הערה: חולדות זכרים Wistar של בן, 8 שבועות, במשקל של 200-210 g, משמשים את הניסוי. העכברושים חיים בקבוצות במהלך תהליך דוגמנות.- מספר הזנב שורשים של החולדות עם עט מרקר.
- שוקל את החולדות לא לכלול את קלות או כבדות במיוחד, חלק את השאר באופן אקראי לקבוצות מודל ושליטה.
- לשים את החולדות בעדינות לתוך הכלובים נקי ולאפשר להם להסתגלות למעבדה לפחות 3 ימים. מספקים מספיק מים, אספקת המזון.
2. מידול עם MMPM
הערה: התהליך מתחיל בשעה 18:00 ומסתיים ב-8 בבוקר למחרת, עבור סכום כולל של 14 שעות ביום, במשך 21 ימים. כדי למנוע הפרעה גורמים, האדם נדרש לבצע את הניסוי כולו, כשאתה לובש אותו המעבדה. 10 חולדות Wistar משמשים את הניסוי.
- מניחים את הטנק על משטח שטוח, למשל, על הרצפה. ואז למלא את המיכל בערך 7 ס מ של מים חמים (25 ± 3 ° C), כ- 1 ס מ מתחת פלטפורמת שטוח.
- להכין מספיק אוכל ושתייה וכל העכברים למיכל עבור יום אחד. להכניס תיבת מזון למספוא ומים ולתלות אותו על השער.
הערה: כמה עכברים חכם ללמוד על תיבת האוכל. אם כך, להסיע אותם בחזרה לתוך הטנק. - לקחת את החולדות קבוצה דגם הכלוב, לתפוס אותם על ידי הזנב, לשים אותם בעדינות לתוך הטנק. ההשקה כל העכברושים במים במקום פלטפורמות להמריץ את הפחד של מים. ודא כי כל עכבר מקבל פלטפורמה לעמוד עליה, בעוד חולדות של קבוצת הביקורת נשאר בכלובים המקורי שלהם עם מספיק אוכל ומים.
- מכסה למיכל. נטר את החולדות כדי למנוע מהפציעה. אם עכבר נשאר במים למשך יותר משעה בלי לטפס על הפלטפורמה, תוציא את זה למיכל ולהסיר אותו מן הבחינה.
- לאחר 14 h, לקחת את החולדות דגם מהמיכל, תייבשי את השיער שלהם עם מייבש. לסמן מחדש זנבות של החולדות אם זה נמוג. להחזיר את החולדות לכלובים המקורי שלהם ולספק להם מספיק אוכל ומים.
- פלאש בכל פינה של הטנק. לרומם בצד אחד של הטנק, לפתוח את הברז כדי outflow את השפכים.
- לחטא את המיכל עם 75% אתנול תרסיס, לחשוף אותם בפני האור האולטרה סגול.
3. דגם: התנהגותית מבדק
הערה: כל הבדיקות מבוצעות במעבדה התנהגותית. רעש, אור נוסף אסורה במהלך הבדיקה כדי למנוע הפרעה. במידת האפשר, השתמש את המשתמשים מקבלי אותו לערוך כל בדיקה. מעיל כהה וכפפות נדרשים עבור זיהוי סולם אפור בעיבוד תמונה. לבצע את OFT תחילה שכן יש לפחות. ההשפעה על ההתנהגות חולדה.
-
למוד
- בדוק את ההקלטה מעל תיבת שדה פתוח כדי לוודא זה מחובר כהלכה לתחנת העבודה ועוסק בכל פינה של התיבה. להתאים את התאורה לחסל צללים בתיבה.
- להעביר את החולדות למעבדה התנהגותית בכלובים המקורי שלהם. לאפשר להם להסתגלות במשך לפחות שעה לפני המבחן.
- לנקות, לנקות את התיבה עם 75% אתנול כדי להבטיח כי אין צואה או הריח נשאר מהניסוי הקודם.
- להסיר את חולדה מן הכלוב על ידי הגב והניחו אותה בעדינות לתוך האזור המרכזי של התיבה. במהירות נסיגה האצולה מהתיבה כדי לא לחסום את הזריקה.
- קלט המספר של החולדה, להתחיל בהקלטה. לספור ולהקליט את התדירות של פעילויות אנכי של החולדה, כולל גידול וטיפוס.
- לאחר 5 דקות, לעצור את ההקלטה, קח את החולדה מחוץ לקופסה, להחזיר אותו לכלוב.
- חזור על שלבים 3.1.3 - 3.1.6 עד כל העכברושים סיימו את המבחן.
-
EPM
- בצע את השלבים שלפני הסימון, להתאקלמות באשר OFT (שלבים 3.1.1 - 3.1.2).
- להסיר את חולדה מן הכלוב על ידי גבו ושם אותה בעדינות על החלק צומת של שתי זרועות. להנחית את החולדה לכיוון הזרוע השמאלית פתוח ולעזוב במהירות כדי לא לחסום את הזריקה.
- קלט המספר של החולדה, להתחיל בהקלטה. לספור ולהקליט את התדירות של הזרוע שונים כניסות. אם החולדה יוריד את המבוך במבחן, תרים אותו ולשלוח אותו למבוך. להקליט מידע מפורט עבור ניתוח נתונים.
- לאחר 5 דקות, לעצור את ההקלטה, קח את החולדה החוצה, להחזיר אותו לכלוב.
- הסר את הצואה, לנגב את המבוך עם 75% אתנול לחסל את הריח של חולדה לשעבר.
- חזור על שלבים 3.2.2 - 3.2.5 עד כל העכברושים סיימו את המבחן.
-
מבחן ES
- למלא את מיכל שחייה (70 × 30 × 110 ס מ3) עם 80 ס מ של מים חמים (25 ± 3 ° C).
הערה: אם יש תרמוסטט במיכל, טמפרטורת המים להגדיר בסביבות 37 ° C, הדומה לטמפרטורת הגוף של החולדה. אם לא, לקבוע את טמפרטורת החדר לשמור את זה קבוע. - להפוך מטען עבור כל עכברוש עם סיכת אשכולות ולקשור אותו בעדינות על שורש הזנב שלה. העומס שוקל 10% ממשקל של החולדה.
- תפוס חולדה בזנב ולזרוק אותו לתוך הטנק שחייה. אם החולדות מצטופפות או להיצמד לקיר, להבחין ביניהם ונהג אותם בחזרה למים.
- להתחיל תזמון כרגע כאשר העכברוש מכניסים מים ותזמון עצור כאשר הוא נחלש, אשר הוכח כמו הכשל להיאבק מחוץ למים עם הפה והאף מתחת למים במשך יותר מ 10 s.
הערה: לפעמים, תשישות וטביעה מתרחש בפתאומיות. ודאו שיש לכם מספיק ניסויים כדי להקליט ולשמור את החיה בו זמנית. - הסר את החולדות מותש מהמים מבלי להפריע לאחרים. תייבשי את השיער שלהם, לסמן מחדש את המספרים שלהם ולשלוח אותם חזרה לכלוב.
- להחליף את המים במיכל לאחר סיום קבוצה אחת. לאחר כל העכברושים נעשים, לרוקן למיכל שחייה, לנקות, לעקר אותה עם אתנול וביו -אור UV.
- למלא את מיכל שחייה (70 × 30 × 110 ס מ3) עם 80 ס מ של מים חמים (25 ± 3 ° C).
4. מודל ההערכה: נוירוטרנסמיטר מרכזי זיהוי
- עזים ומתנגד העכברוש עם הזרקה הצפק התוך של 10% כלורין (3 מ"ל/ק"ג) עד שזה חסר הכרה.
- לערוף את החולדה.
- עושים חתך אורכי לאורך הקו שלאחר המדיאלי, לפתוח את הגולגולת לשני הצדדים, לחשוף את המוח. . תהפוך את הגולגולת, מסירים את המוח והניח את המוח על שקית קרח.
- להפריד ולהסיר ההיפותלמוס, וזה האיזור בצורת מעוין בחלק המרכזי של הבסיס של המוח יש גבול ברור עם הרקמות הסובבות. למקם אותו צינור סטרילי ומקפיאים עם חנקן נוזלי. אחסן את כל הדגימות מקרר-80 ° C.
- לזהות את התוכן של DA ו- 5-HT בהיפותלמוס באמצעות כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים (HPLC)8.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
נתאר מודל עכברוש של מרכזי עייפות בעזרת MMPM. 24 Wistar חולדות מחולקים באופן אקראי את קבוצת הביקורת וקבוצת מודל, עם 12 חולדות בכל קבוצה. המנגנון דגם מיועד מיכל מים עם פלטפורמות צר על החלק התחתון (איור 1). מודל חולדות לעמוד על הבמות במשך 14 שעות ליום, כולל זמן שינה חלקית, למשך 21 יום (איור 2).
מבחנים התנהגותיים מבוצעות לאחר דוגמנות כדי להעריך את השינויים הרגשיים והגופניים בחולדות. התוצאה OFT (איור 3) מצביע על כך לעומת קבוצת הביקורת (n = 10), יש ירידה משמעותית לגידול התנועה והן מהירות ממוצעת של פעילות התנדבותית (p < p 0.05, < 0.01) בחולדות מודל (n = 10), ומסעדת ברור עלייה השהיה של יציאת טבעת הכניסה (p < 0.01). הבדיקה EPM (איור 4) מראה כי 21 ימים של דוגמנות ירד שני תדירות של הזרוע פתוח ערכי משך ביד פתוחה באופן משמעותי לעומת קבוצת הביקורת (n = 10) (p < p 0.05, < 0.01), בזמן חלה עלייה בשכיחות תדירות של היד קרוב ערכי משך בזרוע קרוב (p < 0.05). התוצאה של הבדיקה ES (איור 5) מראה כי משך שחייה של הקבוצה מודל (n = 10) הוא נמוך באופן משמעותי מאשר קבוצת הביקורת (n = 10) (p < 0.001).
בשלב הבא, אנו מזהים DA ותוכן 5-HT-ב הן hypothalamuses לבחון את ההבדלים נוירוטרנסמיטר מרכזי. תוצאות (איור 6) מראים כי דה ההיפותלמוס, היחס של דה 5-HT-מקטין באופן משמעותי בקבוצה מודל (n = 10) לעומת קבוצת הביקורת (n = 10) (p < p 0.05, < 0.01), בזמן מגביר התוכן 5-HT באופן משמעותי (p < 0.05).
איור 1: סכימטי של תיבת פלטפורמה מרובים. (א) בחזית הצג. מבט מלמעלה (B). תיבת מרובים פלטפורמה היא מיכל פלסטיק כלום לא בשליטה (110 × 60 × 40 ס מ3) עם רבע פלטפורמות אקריליק קבוע בחלק התחתון תוך ברז על הצד הלטראלי. כל פלטפורמה מורכב מעמודי התווך פנצ'ר מעגלית (d = 6.5 ס מ) פלטפורמה גדולה יותר בראש העמוד. הפלטפורמות (h = 8 ס"מ) להפיץ שלוש שורות ועמודות חמש. פלטפורמות סמוכים הם 10 ס מ אחד מהשני ב 13 ס מ השורות והעמודות. הטנק יכול להכיל לכל היותר 15 חולדות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2: תמונה של דוגמנות. העכברוש עומד על הרציף היה ביום ה־15 של דוגמנות. שיער יבש ועיניים עמומות להציע למצב של עייפות ברור.
איור 3: ניתוח של למוד. (א) השוואה של תדירות פעולות אנכי. הנתונים מוצגים אומר ± SEM (n = 10). עם סטיה שווים (F = 9.877, p = 0.006 < 0.05), משמעות נקבע על ידי עצמאית-sample t-test, t = 2.226, p = 0.049 < 0.05. התדירות של הפעילות אנכי (גידול) מקטין בחולדות מודל (n = 10) לעומת שליטה חולדות (n = 10). השוואה (B) A על המהירות הממוצעת של פעילות התנדבותית. הנתונים מוצגים כמו חציון ± IQR (n = 10). משמעות נקבע על ידי מאן-ויטני U במבחן, z =-2.685, p = 0.007 < 0.01. המהירות הממוצעת של פעילות התנדבותית בחולדות דגם פוחתת לעומת שליטה חולדות. (ג) השוואה על ההשהיה של יציאת טבעת הכניסה. הנתונים מוצגים אומר ± SEM (n = 10). עם סטיה שווים (F = 5.748, p = 0.028 < 0.05), משמעות נקבע ע י מבחן t, t =-3.724, p = 0.03 < 0.01. ההשהיה של יציאת טבעת הכניסה העלאות במודל חולדות, מה שאומר שהם מבלים יותר זמן לפני הכניסה לזירה בחוץ לעומת שליטה חולדות. הערה: p< 0.05 (*); p <0.01 (*); p < 0.001 (*).
איור 4: ניתוח קוסמטי EPM (א) השוואה על תדר הזרוע פתוח ערכי. הנתונים מוצגים אומר ± SEM (n = 10). עם שונות שווה (F = 0.982, p = 0.348 > 0.05), משמעות נקבע ע י מבחן t, t = 2.710, p = 0.014 < 0.05. התדירות של הזרוע פתוח ערכי בחולדות מודל (n = 10) ירידות לעומת שליטה חולדות (n = 10). השוואה (B) על משך ביד פתוחה. הנתונים מוצגים אומר ± SEM (n = 10). עם שונות שווה (F = 0.100, p = 0.755 > 0.05), משמעות נקבע ע י מבחן t, t = 3.304, p = 0.004 < 0.01. משך היד פתוחה בדגם חולדות ירידות לעומת שליטה חולדות, מה שאומר שהעכברושים דגם פחות זמן ביד פתוחה. (ג) השוואה על תדר הזרוע קרוב ערכים. הנתונים מוצגים אומר ± SEM (n = 10). עם שונות שווה (F = 0.141, p = 0.712 > 0.05), משמעות נקבע ע י מבחן t, t =-2.466, p = 0.024 < 0.05. התדירות של הערכים היד קרוב במודל חולדות מגביר לעומת שליטה חולדות. השוואה (D) על משך בזרוע קרוב. הנתונים מוצגים אומר ± SEM (n = 10). עם סטיה שווים (F = 4.796, p = 0.042 < 0.05), משמעות נקבע ע י מבחן t, t =-2.736, p = 0.0016 < 0.05. משך קרוב זרוע דגם חולדות מגביר לעומת שליטה חולדות, מה שאומר שהעכברושים דגם לבלות יותר בזרוע קרוב. הערה: p < 0.05 (*); p <0.01 (*); p < 0.001 (*). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 5: ניתוח קוסמטי שחייה ממצה הנתונים מוצגים כמו חציון ± IQR (n = 10), הם דיווחו כמו p < 0.05 (*), p < 0.01 (*), p < 0.001 (*). משמעות נקבע על ידי מאן-ויטני U במבחן, z =-3.326, p = 0.001. הזמן שחייה של החולדות מודל (n = 10) הוא נמוך באופן משמעותי משל החולדה שליטה (n = 10).
איור 6: ניתוח תוכן נוירוטרנסמיטר מרכזי. (א) השוואה על תוכן DA. הנתונים מוצגים אומר ± SEM (n = 10). עם שונות שווה (F = 0.088, p = 0.771 > 0.05), משמעות נקבע ע י מבחן t, t = 3.717, p = 0.002 < 0.01. התוכן DA hypothalamuses שני מקטין בחולדות מודל (n = 10), בהשוואה העכברושים שליטה (n = 10). השוואה (B) על 5-HT-תוכן. הנתונים מוצגים אומר ± SEM (n = 10). עם סטיה שווים (F = 5.282, p = 0.034 < 0.05), משמעות נקבע ע י מבחן t, t =-2.997, p = 0.012 < 0.05. התוכן 5-HT-hypothalamuses שני מקטין בחולדות מודל, לעומת החולדות שליטה. (ג) יחס השוואה. הנתונים מוצגים כמו חציון ± IQR (n = 10). משמעות נקבע על ידי מאן-ויטני U במבחן, z =-3.175, p = 0.001. היחס של דה 5-HT-מקטין משמעותית בחולדות מודל, לעומת החולדות שליטה. הערה: p < 0.05 (*); p <0.01 (*); p < 0.001 (*).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
MMPM מיועד במקור חסך שינה9. חולדות הן פצח מיכל מים עם פלטפורמות קבוע בתחתית. מונע על ידי הפחד האינסטינקטיבי של מים, חולדות יישאר לעמוד על הפלטפורמות, מתרחשת ללא שינה. המחקר מראה כי שעות שונות של חוסר שינה להוביל שינויים שונים עכברוש התנהגות ומצב רוח, כולל זיהוי לקות10, רגשות שליליים11, ועייפות במרכז. יש חוקרים להוכיח כי מניעת שינה כרונית עם השיטה פלטפורמה אחת (SPM) יכול לגרום לעייפות המרכזי, עם זיהוי לקות והחברה הפרעות12. מחקרים אחרים מראים כי מניעת לסירוגין על ימים רצופים יכול לגרום הפרעות רגשיות ועייפות המרכזי, אשר יכולים להיות מטופלים עם אנדורפינים13. המחקר הקודם שלנו מוכיח כי בהשוואה עם 5 ימים ו-14 ימים, 21 ימים מניעת גורם לעייפות מרכזית יותר מאשר רגש הקשורות במתח הפרעות14. גורמים רבים של MMPM עלול לגרום עייפות המרכזי, כולל שעות ארוכות של עמידה, מקום מקלט צר, סביבה חוזרות מייגע, כמו גם חוסר שינה. המתאם הבסיסית בין מניעת שינה ועייפות במרכז עשויים לשייך הציר ההיפותלמוס-יותרת המוח-יותרת הכליה (HPA) ברמות שונות, בין מונואמין אילו שינויים עצביים עשוי לשחק תפקיד מפתח.
ב פרוטוקול זה, עלינו לפתח מודל מרכזי עייפות בעזרת MMPM, להעריך את זה עם מבחנים התנהגותיים וזיהוי עצבי. ראשית, אנו יוצרים מעגל/כהה h 12 h 12 (6:00-18:00) במעבדה לחקות את שעון ביולוגי טבעי של העכברוש Wistar, שזמנו שינה ממוצע הוא h 12.6, כ 2.4 - 4.2 h-לילה, ו- h 8.2-9.6 בשעות היום15. ואז העכברים דגם מוכנסים לתוך התיבה פלטפורמה מרובים לעמוד במשך 14 h (18:00-8:00) ליום 21 ימים רצופים, עם קבוצת הבקרה עבור חדות. בסוף הניסוי, חולדות בקבוצה מודל הצג מראה ברור עייפות, כולל שיער משעמם, צבע זנב חלש, לעיניים של ירידה בפעילות בכלוב.
התוצאות של הבדיקות התנהגותית הצג שינויים הן בהיבטים פיזיים ורגשיים. OFT נפוצה לטיפול מכרסמים מודל הערכה כדי להעריך את חקר ההתנהגות ואת פעילות התנדבותית16. מכרסמים יש את האינסטינקט של thigmotaxis, כלומר, ברגע שהם מוכנסים לתוך שדה פתוח, הם נוטים לעבור במהירות לתוך הטבעת בחוץ ליד הקיר. במקביל, הם סקרנים לגבי הסביבה החדשה, להוטים לחקור את האזור המרכזי גם גידול אנכי וגם אופקי תנועות. העימות בין שני המניעים משקף את רוח חרדה17. התוצאה של OFT מרמזת על פעילות התנדבותית שנדחה בחולדות מודל המבוסס על המהירות הממוצעת שלהם ירד. בנוסף, התדירות של גידול בחולדות מודל משמעותי ירידות לעומת החולדות שליטה, אשר עשויים לרמז רגש חרדה. יתר על כן, המודל חולדות נוטים לבלות יותר זמן לפני הכניסה מחוץ טבעת אין העדפה ברורה של חקר, רומז קוגניציה מרחבית הפרעת בחולדות מודל. EPM המבחן הוא מבחן קלאסי להערכת חרדה. חולדות עם חרדה נוטים להישאר בזרוע קרוב לבטיחות במקום לחקור את היד פתוחה18. התוכניות תוצאה לעומת החולדות שליטה, החולדות דגם לבלות יותר זמן בזרועות קרוב ופחות בזרועות פתוחות, זה מקבילה תדירות הכניסה של הזרועות שונים, בסך הכל ומוודא רוח חרדה בחולדות מודל. המבחן ES, משך שחייה של החולדות מודל הוא הרבה יותר קצר מאשר העכברושים שליטה, מציע ביצועים עניים שריר הנגרמת על ידי עייפות. לסיכום, חרדה, קוגניציה לקות, עניים שריר ביצועים, פעילות התנדבותית מוגבל מופיעים במודל חולדות, כל עייפות המרכזית אנלוגיים.
לגבי מערכת העצבים, כל השינויים המוליכות העצבית המרכזית מציע עייפות המרכזית. אנו מוצאים ירידה משמעותית DA תוכן ועלייה ב 5-HT של ההיפותלמוס. 5-HT-הוא נוירוטרנסמיטור מונואמין מסונתז מן לחומצה האמינית (TRP). פעילות אינטנסיבית יגדל דור 5-HT על ידי שחרור TRP חינם יותר לדם; 5-HT שהצטברו ומרסן בתמורה, שליטה מרכזי של מערכת התנועה, המוביל אל השריר המסכן porformance19. דא הוא נוירוטרנסמיטר טמפרמנט, אשר מגביר בתחילת פעילות התנועה, על ידי הופעת העייפות20טיפות. DA ו- 5-HT לתאם ולקיים אינטראקציה כמערכת עירור-עיכוב זה אפקטים שליטה מרכזי של מערכת התנועה21. לפיכך, ירידה היחס של דה 5-HT-הוא מחוון חשוב של עייפות המרכזית.
ישנם כמה הערות בפרוטוקול כי הם קריטיים להצלחה. קודם כל, מודל משך והתנאים נבדקים עם חולדות Wistar זכר. משך העדפה ולישון טמפרטורה שונים בין זנים ומינים14. שנית, החולדות צריך לחיות בקבוצות, עם לכל היותר 6 חולדות בכלוב, וסיפק מספיק אוכל ומים לאורך כל הניסוי. במהלך השבועיים הראשונים של דוגמנות, החולדות הם די מגורה ולהילחם ייתכן במיכל והן בכלובים. נמשיך לעקוב אותם ולמנוע העכברושים פצוע מן המוות. כמו כן, זכור תייבשי את השיער של החולדות אחרי שהם מוסרים מן הטנק, במיוחד בחורף כדי להימנע בתנאי קור.
על פי המודל מיועד עייפות המרכזי, זה ריאלי להוספת גורמים מורכבים כדי להגדיל את השימוש בו. לדוגמה, אנחנו מתקינים מנועים רטט ומעיינות פלטפורמת לחקות את הגלים בים ולשנות את דפוס חוסר בניסיון להקים מודל עייפות הניווט. על-ידי התאמת משך מודל, זה יכול לשמש בתחומים רבים אחרים. המחקר המודל החייתי, המחקר יש הגבלה שלה. ראשית, יש הוכחה תוקף ניבוי של המודל. במחקר בעתיד, אנו צריכים לבצע טיפול נגד עייפות על חולדות, להעריך את ההחלמה שלהם להוכיח את תוקפו של הדגם. חוץ מזה, ההערכה הנוכחי של המודל מתמקד יותר רגש שלילי ושינויים CNS; עם זאת, עייפות המרכזית מתבטאת גם קושי למידה, הימנעות חברתית12. מבחנים התנהגותיים כמו מבוך המים מוריס, אינטראקציה חברתית מבחן יכול להתבצע בעתיד כדי להשיג הבנה מקיפה יותר של המחלה. אנו מקווים המודל המרכזי עייפות הציג כאן עשוי לעזור כדי לחקור את מנגנון פתולוגי של עייפות המרכזית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים אין לחשוף.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכה על ידי קרן בייג'ינג של מדעי הטבע (No.7162124), שין-אאו הרישמי של רפואה סינית אוניברסיטת בייג'ינג.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| multiple platform sleep deprivation water tank | Customization,it is provided by the neuroimmunological laboratory of Beijing University of Chinese Medicine | 110cm x 60cm x 40cm. There are 15 plastic small platforms at the bottom. The small platform is 6.5cm in diameter and 8cm high | |
| Wistar rats | Beijing Weitong Lihua Experimental Animal Technology Company | license number SYXK (Beijing) 2016-0011 | Use 32 Wistar healthy male rats ,8 week old (200-210 g) |
| Agilent 1100LC high performance liquid chromatograph | Agilent | G1379A, G1311A, G1313A , G1316A | G1379A, G1311A type chromatographic pump, G1313A automatic sampler, G1316A column temperature box |
| DECADE II SDC electrochemical detector | Dutch ANTEC company | glassy carbon electrode, Ag/AgCl reference electrode, workstations (Clarity CHS) | |
| Biofuge Stratos high-speed refrigeration centrifuge | HERAEUS | ||
| VCX130 ultrasonic fracturing instrument | SONICS | ||
| ACS-ZEAS electronic scale | Phos technology development, Beijing. | The weight of the weighing rats can be accurate to 0.1g. | |
| Open Field Box | Customization,it is provided by the neuroimmunological laboratory of Beijing University of Chinese Medicine | wooden box of open field 100 cm by 100 cm x 40 cm, inside wall and bottom as the gray.The bottom is divided into 25 equal area squares, each of which is 20cm x 20cm, and the 16 grids along the outer wall are the external ones, and the other 9 grids are central.The camera is mounted above the median. | |
| Elevated Plus-maze | Beijing zhongshi dechuang technology development co. LTD. | The open arms and close arms of the cross are composed of 30cm x 5cm x 15cm, and the central area is 5cm x 5cm, with a camera mounted above the center and 45cm high. | |
| rat swimming bucket. | Zhenhua biological instrument equipment co., LTD. Anhui,China. | The volume of plastic drum is 70cm x 30cm x 110cm, which is used for swimming in rats. | |
| Thermometer | Shiya instrument co., LTD., changzhou,China. | Control water temperature | |
| Small water pump | Xincheng technology co., LTD., chengdu,China. | Used for water tank and swimming behavior. | |
| Ethovition3.0 behavioral software. | Nuldus,Netherlands | Measurement analysis of rat behavior videos. |
References
- Ishii, A., Tanaka, M., Yamano, E., Watanabe, Y. The neural substrates of physical fatigue sensation to evaluate ourselves: a magnetoencephalography study. Neuroscience. 261, 60-67 (2014).
- Dalsgaard, M. K., Secher, N. H. The Brain at Work: A Cerebral Metabolic Manifestation of Central Fatigue? Journal of Neuroscience Research. 85 (15), 3334-3339 (2007).
- Chaudhuri, A., Behan, P. O. Fatigue in neurological disorders. The Lancet. 363, 978-988 (2004).
- Baston, G. Exercise-induced central fatigue: a review of the literature with implications for dance science research. Journal of Dance Medicine & Science. 17 (2), 53-62 (2013).
- Yamashita, M., Yamamoto, T. Tryptophan and Kynurenic Acid May Produce an Amplified Effect in Central Fatigue Induced by Chronic Sleep Disorder. International Journal of Tryptophan Research. 7, 9-14 (2014).
- Lee, S. W., et al. The impact of duration of one bout treadmill exercise on cell proliferation and central fatigue in rats. Journal of Exercise Rehabilitation. 9 (5), 463-469 (2013).
- Su, kY., et al. Rutin, a flavonoid and principal component of saussurea involucrata, attenuates physical fatigue in a forced swimming mouse model. International Journal of Medical Sciences. 11 (5), 528-537 (2014).
- Hashemi, F., Laufer, R., Szegi, P., Csomor, V., Kal ász, H., Tekes, K. HPLC determination of brain biogenic amines following treatment with bispyridinium aldoxime K203. Acta Physiologica Hungarica. 101 (1), 40-46 (2014).
- Machado, R. B., Hipo'lide, D. C., Benedito-Silva, A. A., Tufik, S. Sleep deprivation induced by the modified multiple platform technique: quantification of sleep loss and recovery. Brain Research. 1004 (1-2), 45-51 (2004).
- Alzoubi, K. H., Khabour, O. F., Tashtoush, N. H., AI-Azzam, S. I., Mhaidat, N. M. Evaluation of the Effect of Pentoxifylline on Sleep-Deprivation Induced Memory Impairment. Hippocampus. 23 (9), 812-819 (2013).
- Pires, G. N., Tufik, S., Andersen, M. L. Grooming analysis algorithm: Use in the relationship between sleep deprivation and anxiety-like behavior. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 41, 6-10 (2013).
- Yamashita, M., Yamamoto, T. Establishment of a rat model of central fatigue induced by chronic sleep disorder and excessive brain tryptophan. Japanese Journal of Cognitive Neuroscience. 15, 67-74 (2013).
- Arai, M., Yamazaki, M., Inoue, K., Fushiki, T. Effects of intracranial injection of transforming growth factor-beta relevant to central fatigue on the waking electroencephalogram of rats Comparison with effects of exercise. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 26 (2), 307-312 (2002).
- Han, C. X., et al. Distinct behavioral and brain changes after different durations of the modified multiple platform method on rats: An animal model of central fatigue. PloS One. 12 (5), e0176850 (2017).
- Tang, X., Yang, L., Sanford, L. D. Individual variation in sleep and motor activity in rats. Behavioural Brain Research. 180 (1), 62-68 (2007).
- Stanford, S. C. The Open Field Test: reinventing the wheel. Journal of Psychopharmacology. 21 (2), 134-135 (2007).
- Ahn, S. H., et al. Basal anxiety during an open field test is correlated with individual differences in contextually conditioned fear in mice. Animal Cells and Systems. 17 (3), 154 (2013).
- Costa, A. A., Morato, S., Roque, A. C., Tin ós, R. A computational model for exploratory activity of rats with different anxiety levels in elevated plus-maze. Journal of Neuroscience Methods. 236, 44-50 (2014).
- Liu, Z., Wu, Y., Liu, T., Li, R., Xie, M. Serotonin regulation in a rat model of exercise-induced chronic fatigue. Neuroscience. 349, 27-34 (2017).
- Foley, T. E., Fleshner, M. Neuroplasticity of dopamine circuits after exercise: implications for central fatigue. NeuroMolecular Medicine. 10 (2), 67-80 (2008).
- Leite, L. H., Rodrigues, A. G., Soares, D. D., Marubayashi, U., Coimbra, C. C. Central fatigue induced by losartan involves brain serotonin and dopamine content. Medicine & Science in Sports & Exercise. 42 (8), 1469-1476 (2010).
