Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Modelo de una rata de la fatiga Central mediante la método de plataforma múltiple

Published: August 14, 2018 doi: 10.3791/57362
Automatic Translation
*1, *1, *1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 3
1School of Traditional Chinese Medicine, Beijing University of Chinese Medicine, 2Department of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine, West China Hospital, Sichuan University, 3Institute of Tibetan Medicine, Tibetan Traditional Medical College
* These authors contributed equally

Summary

Aquí, presentamos un protocolo para introducir un modelo de rata de la fatiga central mediante la modificación del método de plataforma múltiples (MMPM).

Abstract

En este artículo, presentamos un modelo de rata de la fatiga central mediante la modificación del método de plataforma múltiples (MMPM). La caja de plataforma múltiple fue diseñada como un tanque de agua con plataformas estrechas en la parte inferior. Las ratas del modelo se pone en el tanque y estaba paradas en las plataformas de 14 h (18:00-8:00) por día por 21 días consecutivos, con un grupo de control en blanco para el contraste. Al final del modelado, ratas en el grupo modelo mostraron un evidente aspecto fatigado. Para evaluar el modelo, realizamos varias pruebas de comportamiento, incluyendo el campo de prueba (OFT), el elevado además de laberinto (EPM) y la prueba de natación exhaustivo (ES). Los resultados mostraron ansiedad, deterioro de la cognición espacial, rendimiento muscular pobre y disminuyó actividad voluntaria presentada en ratas modelo confirman el diagnóstico de la fatiga central. Cambios de los neurotransmisores centrales también verifica el resultado. En conclusión, el modelo simulado con éxito la fatiga central y estudio con el modelo puede ayudar a revelar el mecanismo patológico de la enfermedad.

Introduction

La fatiga es uno de los principales factores que amenazan la salud humana1. En las últimas décadas, diversas investigaciones han demostrado que la fatiga es periférico activa pero impulsado por el centro y siempre acompañado con trastornos emocionales y cognitivos. Fisiólogo italiano Mosso A. propuso por primera vez la palabra fatiga Central2. Se define generalmente como una actividad voluntaria limitada y deterioro de la cognición debido a la disfunción de la transmisión del impulso en el sistema nervioso central (SNC)3. En comparación con fatiga muscular periférica, fatiga central hace hincapié en cambios en el SNC, así como los consiguientes disturbios emocionales/del comportamiento, incluyendo depresión, ansiedad, deterioro de la cognición y pérdida de la memoria. Un estudio demuestra que muchos factores pueden inducir fatiga central, entre los cuales la actividad física excesiva y estrés mental son absolutamente indispensable4. En cuanto a la patogenia, teorías como la quinurenina triptófano vía hipótesis5 explican los cambios en ciertas vías; sin embargo, estudios más en profundidad se requiere revelar las correlaciones central periférico de la fatiga central.

Como el mecanismo subyacente de la fatiga central es todavía confuso, un modelo animal eficaz es muy importante para futuras investigaciones. Los modelos existentes de la fatiga en su mayoría son inducidos por ejercicio excesivo, como cintas de correr6 y cargado de peso natación7, con poco interés en factores mentales. Para mejor simular el desarrollo de la fatiga central, nuestro grupo desarrolló un modelo de rata con el MMPM. Durante el proceso de modelado, las ratas permanecen de pie en las plataformas estrechas en la caja de plataforma múltiple durante largas horas, incluyendo parte del tiempo para dormir. A diferencia de los modelos de ejercicio excesivo, el modelo MMPM utiliza la privación parcial de sueño como un factor mental en la consideración de la compleja patogénesis de la fatiga central.

Para la evaluación del modelo, utilizamos las pruebas OFT y EPM para determinar el estado de ánimo de ansiedad y actividad voluntaria. Se realiza la prueba ES para medir el rendimiento del músculo periférico. Además, tomamos el cerebro de la rata y detectar la dopamina (DA) / contenido de la serotonina (5-HT) en ambos hypothalamuses para observar las diferencias de neurotransmisor central.

El protocolo que se presenta a continuación está diseñado para fatiga central modelo inducido por actividad física repetida y falta de sueño, imitando una condición común en la vida humana. Sin embargo, ajustando la duración del modelo, puede utilizarse en muchos otros campos, como en estudios de observación y de la tensión del sueño. En el futuro investigación, esperamos que este modelo ayudará a descubrir más cambios en la CNS y su conexión con el sistema periférico, para revelar el mecanismo de patogénesis de la fatiga central.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Todos los animales fueron mantenidos siguiendo las directrices de la legislación China sobre el uso ético y cuidado de animales de laboratorio.

1. modelado de la preparación

  1. Preparación de laboratorio
    1. Funcionamiento la lámpara UV durante al menos 30 minutos antes del experimento.
    2. Control de la temperatura de laboratorio a 25 ± 3 ° C y humedad relativa alrededor del 30%.
    3. Encienda el luz en 6:00 laboratorio y apague en 18:00 para establecer un ciclo de luz/oscuridad de 12 h/12 h.
  2. Construcción de caja de plataforma múltiple
    1. La construcción de un tanque plástico opaco sin una cobertura de 110 × 60 × 40 cm3.
    2. Arreglar quince plataformas circulares (h = 8 cm, d = 6,5 cm) en la parte inferior del tanque, que ordenada se distribuyen en tres filas y cinco columnas. Deje espacio suficiente entre cada plataforma, aproximadamente 10 cm entre columnas y 13 cm entre filas.
    3. Establecer una toma de agua en el lado lateral del tanque e instalar un grifo.
    4. Hacer una cubierta de malla de alambre de hierro para el tanque con una caja de alimentos colgando en él.
  3. Agrupación y ratas de vivienda
    Nota: Ratas macho Wistar de 8 semanas de edad, pesa aproximadamente 200-210 g, se utilizan en el experimento. Las ratas viven en grupos durante el proceso de modelado.
    1. Número de raíces de cola de las ratas con un rotulador.
    2. Pesar las ratas, excluyen extremadamente ligero o más pesados y el resto se dividen al azar en los grupos modelo y control.
    3. Poner suavemente las ratas en jaulas limpias y que puedan aclimatarse al laboratorio al menos durante 3 días. Proporcionar suficiente suministro de agua y alimentos.

2. modelado con MMPM

Nota: El proceso comienza a las 18:00 y termina a las 8:00 al día siguiente, para un total de 14 horas diarias, durante 21 días. Para evitar factores de interferencia, la misma persona se requiere para llevar a cabo todo el experimento, usando la misma capa del laboratorio. 10 ratas Wistar se utilizan en el experimento.

  1. Coloque el tanque sobre una superficie plana, por ejemplo, el piso. Luego llene el tanque con aproximadamente 7 cm de agua tibia (25 ± 3 ° C), aproximadamente 1 cm por debajo de la plataforma plana.
  2. Preparar suficiente comida y bebida para todas las ratas en el tanque durante 1 día. Poner el forraje y el agua en la caja de alimentos y colgarlo en la portada.
    Nota: Algunas ratas inteligentes aprenden a descansar en la caja de alimentos. Si es así, conducen hacia el tanque.
  3. Sacar a las ratas del grupo de modelo de la jaula, agarra por la cola y puso suavemente en el tanque. Lanzamiento de todas las ratas en el agua en vez de las plataformas para motivar a su miedo del agua. Asegúrese de que cada rata obtiene una plataforma para estar de pie, mientras que las ratas del grupo control permanecen en sus jaulas originales con suficiente comida y agua.
  4. Cubrir el depósito. Controlar las ratas para evitar lesiones accidentales. Si una rata se queda en el agua por más de 1 h sin subir a la plataforma, pick sale del tanque y retire de la prueba.
  5. Después de 14 horas, saque las ratas modelo del tanque y seque su cabello con un secador. Vuelva a marcar las colas de las ratas si se descolora. Volver a las ratas a sus jaulas originales y darles suficiente comida y agua.
  6. Limpie todos los rincones del tanque. Elevar un lado del tanque y abra el grifo para la salida de las aguas residuales.
  7. Esterilizar el tanque con un spray de etanol 75% y exponerlo a la luz UV.

3. modelo de evaluación: Prueba de comportamiento

Nota: Todas las pruebas se realizan en el laboratorio de comportamiento. Ruido y luz extra no son permitidos durante la prueba para evitar perturbaciones. Si es posible, utilizar a la misma persona o personas para realizar cada prueba. Una capa oscura y guantes son necesarios para el reconocimiento de escala de grises en procesamiento de imágenes. Realizar la OFT primero ya que tiene el menor efecto sobre el comportamiento de la rata.

  1. TANTAS VECES
    1. Compruebe la grabadora de la caja de campo abierto para asegurarse de que está correctamente conectado a la estación de trabajo y cubre todos los rincones de la caja. Ajuste la iluminación para eliminar las sombras en el cuadro.
    2. Mueva las ratas en el laboratorio de comportamiento en sus jaulas originales. Que puedan aclimatarse durante al menos 1 h antes del examen.
    3. Limpie y desinfecte la caja con 75% de etanol para garantizar que no hay excremento u olor a la izquierda del anterior experimento.
    4. Eliminar una rata de la jaula por su espalda y ponga suavemente en la zona central de la caja. Retiro rápidamente los brazos de la caja para no bloquear el tiro.
    5. Entrada de número de la rata y empezar a grabar. Contar y registrar la frecuencia de actividades verticales de la rata, incluyendo de crianza y escalada.
    6. Después de 5 minutos, detenga la grabación, saque a la rata de la caja y volver a la jaula.
    7. Repita los pasos 3.1.3 - 3.1.6 hasta que todas las ratas han terminado la prueba.
  2. EPM
    1. Realice los pasos de revisión previa y la aclimatación en cuanto a la OFT (pasos 3.1.1 - 3.1.2).
    2. Eliminar una rata de la jaula por su espalda y puso suavemente sobre la parte de unión de los dos brazos. La rata hacia el brazo izquierdo abra la tierra y salir rápidamente para no bloquear el tiro.
    3. Entrada de número de la rata y empezar a grabar. Contar y registrar la frecuencia de entradas de brazo diferente. Si la rata deja en el laberinto en la prueba, recoger y enviar de vuelta al laberinto. Registrar toda la información para análisis de datos.
    4. Después de 5 minutos, detenga la grabación, tomar la rata hacia fuera y volver a la jaula.
    5. Retire el excremento y el laberinto con etanol al 75% para eliminar el olor de la rata anterior.
    6. Repita los pasos 3.2.2 - 3.2.5 hasta que todas las ratas han terminado la prueba.
  3. ES prueba
    1. Llene el tanque de natación (70 × 30 × 110 cm3) con 80 cm de agua caliente (25 ± 3 ° C).
      Nota: Si hay un termostato en el tanque, la temperatura del agua debe establecerse unos 37 ° C, que es similar a la temperatura corporal de la rata. Si no, ajustar a la temperatura para mantenerla constante.
    2. Hacer una carga para cada rata con pin racimos y atar suavemente en su raíz de la cola. La carga pesa 10% del peso de la rata.
    3. Agarrar una rata por la cola y tirar en el tanque de natación. Si las ratas se amontonan o se aferran a la pared, puso aparte y conducir en el agua.
    4. Iniciar sincronización en el momento cuando la rata se pone en el agua y detener la sincronización cuando se agota, que se demuestra como la falta de lucha fuera del agua con la boca y la nariz bajo el agua por más de 10 s.
      Nota: A veces, agotamiento y los ahogamientos ocurren repentinamente. Asegúrese de tener suficiente experimentadores para grabar y guardar el animal al mismo tiempo.
    5. Eliminar las ratas agotadas fuera del agua sin interrumpir a otros. Su cabello seco, vuelva a marcar sus números y enviar a la jaula.
    6. Cambie el agua en el tanque después de que un grupo termine. Después de todas las ratas, vacíe el tanque de natación y limpiar y esterilizar con luz UV y etanol.

4. modelo de evaluación: Neurotransmisor Central detección

  1. Anestesiar la rata con la inyección intraperitoneal de hidrato de cloral 10% (3 mL/kg) hasta que quede inconsciente.
  2. Decapita a la rata.
  3. Haga una incisión longitudinal a lo largo de la línea posterior medial, abrir el cráneo a ambos lados y exponer el cerebro. Voltee el cráneo, quitar el cerebro y poner el cerebro en un bolso del hielo.
  4. Separe y retire el hipotálamo, que es el área en forma de diamante en la parte central de la base del cerebro que tiene un límite claro con los tejidos circundantes. Colocar en un tubo estéril y congelarlo con nitrógeno líquido. Almacenar las muestras en un refrigerador de-80 ° C.
  5. Detectar el contenido de DA y 5-HT en el hipotálamo mediante cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC)8.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Describimos un modelo de rata de la fatiga central mediante MMPM. 24 ratas Wistar se dividen al azar en el grupo control y el grupo modelo, con 12 ratas en cada grupo. El aparato modelo está diseñado como un tanque de agua con plataformas estrechas en la parte inferior (figura 1). Las ratas modelo soporte en las plataformas de 14 horas diarias, incluyendo el tiempo de sueño parcial, durante 21 días (figura 2).

Pruebas de comportamiento se realizan después de modelado para evaluar los cambios emocionales y físicos en las ratas. El resultado de la OFT (figura 3) muestra que, en comparación con el grupo control (n = 10), hay una disminución significativa en la crianza de movimiento y velocidad media de la actividad voluntaria (p < 0,05, p < 0.01) en ratas de modelo (n = 10) y un evidente aumento de la latencia de la salida del anillo entrada (p < 0.01). La prueba EPM (figura 4) muestra que 21 días de modelado disminuido ambas frecuencia de entradas de brazo abierto y duración en el brazo abierto significativamente respecto al grupo control (n = 10) (p < 0,05, p < 0.01), mientras que hubo un aumento en ambos frecuencia de brazo cerrar entradas y duración en el brazo de cierre (p < 0,05). El resultado de la prueba ES (figura 5) muestra que la duración de la natación del grupo modelo (n = 10) es significativamente menor que el grupo control (n = 10) (p < 0,001).

A continuación, detectamos DA y 5-HT contenidos en ambos hypothalamuses para observar las diferencias de neurotransmisor central. Resultados (figura 6) demuestran que DA en el hipotálamo y la proporción de DA a la 5-HT reduce significativamente en el grupo modelo (n = 10) en comparación con el grupo control (n = 10) (p < 0,05, p < 0.01), mientras que el contenido de 5-HT aumenta significativamente (p < 0,05).

Figure 1
Figura 1: esquema de la caja de plataforma múltiple. Vista frontal (A). (B) vista superior. La caja de plataforma múltiple es un tanque plástico coverless (110 × 60 × 40 cm3) con quince plataformas de acrílico en la parte inferior y un grifo en el lado lateral. Cada plataforma consiste en un pilar y un piso circular (d = 6,5 cm) más grande que la parte superior del pilar de la plataforma. Las plataformas (h = 8 cm) distribuir en tres filas y cinco columnas. Las plataformas adyacentes son 10 cm de separación en las columnas y las filas 13 cm. El tanque puede contener un máximo de 15 ratas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: una foto del modelo. El pie de rata en la plataforma fue el día 15 de modelado. Su cabello seco y ojos tenues indican un estado de fatiga evidente.

Figure 3
Figura 3: Análisis de los OFT. (A) comparación de la frecuencia de actividades verticales. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con varianza desigual (F = 9.877, p = 0.006 < 0.05), significación se determinó mediante la prueba t de muestras independientes, t = 2.226, p = 0.049 < 0.05. La frecuencia de la actividad vertical (cría) disminuye en ratas modelo (n = 10) en comparación con las ratas control (n = 10). (B) una comparación de la velocidad media de la actividad voluntaria. Los datos se presentan como media ± IQR (n = 10). Significancia se determinó mediante U de Mann-Whitney prueba, z =-2.685, p = 0.007 < 0.01. La velocidad media de la actividad voluntaria en las ratas modelo disminuye en comparación con ratas control. (C) comparación de la latencia de la salida del anillo entrada. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con varianza desigual (F = 5.748, p = 0.028 < 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t =-3.724, p = 0.03 < 0.01. La latencia de la salida del anillo entrada aumenta en ratas de modelo, lo que significa que pasan más tiempo antes de entrar en el anillo hacia fuera en comparación con ratas control. Nota: p< 0.05 (*); p <0.01 (*); p < 0,001 (*).

Figure 4
Figura 4: Análisis de test EPM (A) comparación de frecuencia de movimientos de brazo abierto. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con igual varianza (F = 0.982, p = 0.348 > 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t = 2.710, p = 0,014 < 0.05. La frecuencia de movimientos de brazo abierto en ratas modelo (n = 10) disminuye en comparación con las ratas control (n = 10). (B) comparación de duración de brazo abierto. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con igual varianza (F = 0.100, p = 0.755 > 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t = 3.304, p = 0.004 < 0.01. La duración de brazo abierto en modelo ratas disminuye en comparación con ratas control, que significa que las ratas modelo pasan menos tiempo en el brazo abierto. (C) comparación de frecuencia de las entradas de cierre del brazo. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con igual varianza (F = 0.141, p = 0.712 > 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t =-2.466, p = 0.024 < 0.05. La frecuencia de las entradas del brazo cercano en modelo de ratas aumenta en comparación con ratas control. (D) comparación de duración en brazo cercano. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con varianza desigual (F = 4.796, p = 0,042 < 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t =-2.736, p = 0.0016 < 0.05. La duración del brazo cercano modelo ratas aumentos en comparación con ratas control, que significa que las ratas modelo pasan más tiempo en el brazo de cierre. Nota: p < 0.05 (*); p <0.01 (*); p < 0,001 (*). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: Análisis de natación exhaustivo test. Los datos se presentan como media ± IQR (n = 10) y se reportan como p < 0.05 (*) p < 0.01 (*) p < 0,001 (*). Significancia se determinó mediante U de Mann-Whitney prueba, z =-3.326, p = 0,001. El tiempo de la natación de las ratas de modelo (n = 10) es significativamente menor que las ratas de control (n = 10).

Figure 6
Figura 6: Análisis de contenido de neurotransmisor central. (A) comparación DA contenido. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con igual varianza (F = 0.088, p = 0.771 > 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t = 3.717, p = 0,002 < 0.01. El contenido de DA en ambos hypothalamuses disminuye en ratas modelo (n = 10), en comparación con las ratas de control (n = 10). (B) comparación de contenido de 5-HT. Los datos se presentan como media ± SEM (n = 10). Con varianza desigual (F = 5.282, p = 0.034 < 0.05), significación se determinó mediante la prueba t, t =-2.997, p = 0.012 < 0.05. El contenido de 5-HT en ambos hypothalamuses disminuye en ratas de la modelo, en comparación con las ratas control. (C) comparación de proporción. Los datos se presentan como media ± IQR (n = 10). Significancia se determinó mediante U de Mann-Whitney prueba, z =-3.175, p = 0,001. La relación DA para 5-HT disminuye significativamente en las ratas de la modelo, en comparación con las ratas control. Nota: p < 0.05 (*); p <0.01 (*); p < 0,001 (*).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

El MMPM se diseña originalmente para la privación de sueño9. Las ratas se lanzan en un tanque de agua con plataformas fijadas en la parte inferior. Impulsado por el miedo instintivo del agua, las ratas siguen de pie en las plataformas y no sueño ocurre. El estudio muestra que diferentes horas de privación del sueño conducen a varios cambios en el comportamiento de la rata y estado de ánimo, incluyendo reconocimiento deterioro10emociones negativas11y fatiga central. Algunos investigadores demuestran que la privación del sueño crónica con el método de plataforma única (SPM) puede inducir fatiga central, con reconocimiento social y deterioro trastornos12. Otra investigación muestra que la privación intermitente en días consecutivos puede causar trastornos emocionales y fatiga central, que puede ser tratada con endorfinas13. Nuestro estudio anterior demuestra que en comparación con 5 días y 14 días, 21 días privación induce fatiga más central en lugar de14trastornos de la emoción relacionada con el estrés. Muchos factores de MMPM pueden causar fatiga central, incluyendo las largas horas de pie, espacio estrecho refugio, medio aburrida y repetida, así como la falta de sueño. La correlación subyacente entre la privación del sueño y la fatiga central puede asociarse con el eje de hipotalámico-pituitario-suprarrenal (HPA) en diferentes niveles, entre que monoamina cambios neurotransmisores pueden jugar un papel clave.

En este protocolo, desarrollamos un modelo de fatiga central con MMPM y evaluar con pruebas de comportamiento y detección de neurotransmisor. En primer lugar, creamos un ciclo de luz/oscuridad de 12 h/12 h (6:00-18:00) en el laboratorio para imitar el ritmo circadiano natural de la rata Wistar, cuyo tiempo promedio de sueño es de 12,6 h aproximadamente 2.4 - 4.2 h por la noche y 8.2 9.6 h día15. Entonces las ratas modelo se ponen en la caja de plataforma múltiple para reposar 14 h (18:00-8:00) por día durante 21 días consecutivos, con un grupo control de contraste. Al final del experimento, las ratas en el grupo de modelos muestran un aspecto de cansancio evidente, incluyendo cabello opaco, débil cola color, ojos tenues y disminución de la actividad en la jaula.

Los resultados de las pruebas conductuales muestran cambios en los aspectos físicos y emocionales. OFT es ampliamente utilizado en roedores modelo evaluación evaluar comportamiento de exploración y actividad voluntaria16. Roedores tienen el instinto de thigmotaxis, es decir, una vez que se ponen en un campo abierto, tienden a moverse rápidamente en el anillo hacia fuera cerca de la pared. Al mismo tiempo, se sienten curiosidad por el nuevo entorno y están ansiosos por explorar la zona central de crianza vertical y movimientos horizontales. El conflicto de las dos motivaciones refleja el estado de ánimo de ansiedad17. El resultado de la OFT sugiere actividad voluntaria disminuyó en las ratas del modelo basado en la disminución promedio de la velocidad. Además, la frecuencia de cría en las ratas modelo significativamente disminuye en comparación con las ratas de control, que pueden implicar la emoción de ansiedad. Además, el modelo de las ratas tienden a pasar más tiempo antes de entrar en la salida del anillo con ninguna preferencia evidente en la exploración, lo que sugiere trastorno de la cognición espacial en las ratas modelo. La prueba EPM es una prueba clásica para valorar ansiedad. Ratas con ansiedad tienden a permanecer en el brazo de cierre para la seguridad en lugar de explorar el brazo abierto18. La muestra del resultado que en comparación con las ratas control, las ratas de modelo pasan más tiempo en los brazos estrecha y menos tiempo en los brazos abiertos, y esto es paralelo a la frecuencia de entrada de los diferentes brazos y general verifica el estado de ánimo de ansiedad en las ratas modelo. En la prueba ES, la duración de la natación de las ratas de modelo es mucho más corta que las ratas control, sugiriendo rendimiento pobre músculo causado por la fatiga. En conclusión, ansiedad, deterioro de la cognición, rendimiento muscular pobre y limitada actividad voluntaria aparecen en ratas modelo, todas indicando fatiga central.

En cuanto al CNS, todos los cambios en los neurotransmisores centrales sugieren fatiga central. Encontramos una disminución significativa en el contenido de DA y un aumento de 5-HT del hipotálamo. 5-HT es un neurotransmisor monoamina sintetizado a partir del aminoácido triptófano (TRP). Intensa actividad aumentará generación de 5-HT por la liberación de más de TRP libre en la sangre; el acumulado de 5-HT, refrena el control central del sistema de motor loco, llevando al pobre músculo porformance19. DA es un neurotransmisor excitable, que aumenta al comienzo de la actividad loco-motora y cae por la aparición de fatiga20. DA y 5-HT correlacionan e interactúan como un sistema de inhibición de la excitación efectos el control central del sistema loco-motor21. Así, la caída en la proporción de DA a la 5-HT es un importante indicador de la fatiga central.

Hay algunas notas en el protocolo que son críticos para el éxito. En primer lugar, la duración de la modelo y las condiciones se prueban con ratas Wistar macho. La duración de la preferencia y el sueño de temperatura difieren entre las cepas y géneros14. En segundo lugar, las ratas deben vivir en grupos, con más de 6 ratas en una jaula y proporcionan de suficientes alimentos y agua durante todo el experimento. Durante las primeras dos semanas de modelado, las ratas son muy irritadas y pueden luchar en el tanque y en las jaulas. Mantener monitoreo de les y evitar las ratas heridas de muerte. También, recuerde secar el cabello de las ratas después de que se extraen del tanque, sobre todo en invierno para evitar condiciones de frío.

Aunque el modelo está diseñado para la fatiga central, es factible agregar factores complejos para ampliar su uso. Por ejemplo, instalar motores de vibración y muelles a la plataforma para imitar las olas del mar y cambiar el patrón de privación en el intento de establecer un modelo de fatiga de la navegación. Ajustando la duración del modelo, puede utilizarse en muchos otros campos. Como el estudio de un modelo animal, la investigación tiene su limitación. Primero, no hay ninguna prueba de validez predictiva del modelo. En un estudio futuro, debemos realizar tratamiento antifatiga en ratas y evaluar su recuperación para probar la validez del modelo. Además, la evaluación actual del modelo se centra más en la emoción negativa y de CNS; sin embargo, la fatiga central también se manifiesta como una dificultad de aprendizaje y evitación social12. Pruebas de comportamiento como el laberinto acuático de Morris y prueba de la interacción social puede llevarse a cabo en el futuro para obtener una comprensión más completa de la enfermedad. Esperamos que el modelo de fatiga central introducido aquí puede ayudar a explorar el mecanismo patológico de la fatiga central.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Ciencias naturales de Beijing (No.7162124) y Xin-ao Foundation for Beijing Universidad de Medicina China.

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. Chaudhuri, A., Behan, P. O. Fatigue in neurological disorders. The Lancet. 363, 978-988 (2004).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Tang, X., Yang, L., Sanford, L. D. Individual variation in sleep and motor activity in rats. Behavioural Brain Research. 180 (1), 62-68 (2007).
  16. Stanford, S. C. The Open Field Test: reinventing the wheel. Journal of Psychopharmacology. 21 (2), 134-135 (2007).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Foley, T. E., Fleshner, M. Neuroplasticity of dopamine circuits after exercise: implications for central fatigue. NeuroMolecular Medicine. 10 (2), 67-80 (2008).
  21. 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).

Tags

Neurociencia número 138 modificó varios método de plataforma (MMPM) modelo de la rata fatiga central prueba de comportamiento
Modelo de una rata de la fatiga Central mediante la método de plataforma múltiple
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhang, W., Zhang, W., Dai, N., Han,… More

Zhang, W., Zhang, W., Dai, N., Han, C., Wu, F., Wang, X., Tan, L., Li, J., Li, F., Ren, Q. A Rat Model of Central Fatigue Using a Modified Multiple Platform Method. J. Vis. Exp. (138), e57362, doi:10.3791/57362 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter