Summary
Hier presenteren we een protocol ter invoering van een rat model van Centrale vermoeidheid met behulp van de gewijzigde methode met verscheidene platform (MMPM).
Abstract
In dit artikel, introduceerden we een rat model van Centrale vermoeidheid met behulp van de gewijzigde methode met verscheidene platform (MMPM). Het vak meerdere Platform is ontworpen als een watertank met smalle platforms op de bodem. Het model ratten werden gebracht van de tank en stond op de platformen voor 14u (18:00-8:00) per dag voor een opeenvolgende 21 dagen, met een blanco-controlegroep is ingesteld voor contrast. Aan het einde van modellering, ratten in de modelgroep toonde een duidelijke vermoeid uiterlijk. Om te beoordelen van het model, we verschillende gedrags tests uitgevoerd, met inbegrip van het open veld test (OFT), de verhoogde plus doolhof (EPM), en de uitputtende zwemmen (ES)-test. De resultaten toonden dat angst, ruimtelijke cognitie waardevermindering, arme spier prestaties, en geweigerde vrijwilligerswerk gepresenteerd in model ratten bevestigen de diagnose van Centrale vermoeidheid. Wijzigingen van de centrale neurotransmitters ook gecontroleerd op het resultaat. Kortom, het model met succes gesimuleerd centrale vermoeidheid, en toekomstige studie met het model kan helpen onthullen de pathologische mechanisme van de ziekte.
Introduction
Vermoeidheid is een van de belangrijkste factoren die de gezondheid van de mens1bedreigen. In de afgelopen decennia verschillende onderzoeken gebleken dat vermoeidheid ook geactiveerd maar centraal gestuurde en altijd gepaard gaan met emotionele en cognitieve stoornissen is. Italiaans fysioloog A. Mosso het woord centrale vermoeidheid2voor het eerst voorgesteld. Het wordt doorgaans gedefinieerd als beperkte vrijwilligerswerk en waardevermindering van de cognitie als gevolg van dysfunctie voor impuls transmission in het centrale zenuwstelsel (CNS)3. Vergeleken met perifere spiervermoeidheid, centrale vermoeidheid legt de nadruk op veranderingen in het centraal zenuwstelsel, alsmede de daaruit voortvloeiende emotionele/gedrags stoornissen, zoals depressie, angst, cognitie bijzondere waardevermindering en geheugenverlies. Een studie toont aan dat vele factoren een centrale vermoeidheid, waaronder overmatige lichaamsbeweging en geestelijke stress heel onmisbaar4 zijnkunnen veroorzaken. Wat betreft de pathogenese verklaren theorieën zoals de tryptofaan-kynurenine traject hypothese5 wijzigingen in bepaalde trajecten; meer diepgaande studies zijn echter nog steeds nodig te onthullen van de Auvergne-randapparaat correlaties van Centrale vermoeidheid.
Als het onderliggende mechanisme van Centrale vermoeidheid nog onduidelijk is, is een effectieve diermodel vrij belangrijk voor verder onderzoek. De bestaande vermoeidheid-modellen zijn meestal veroorzaakt door buitensporige oefening, zoals loopbanden6 en gewicht-geladen zwemmen7, met weinig zorg op psychische factoren. Om te beter simuleren de ontwikkeling van Centrale vermoeidheid, heeft onze fractie een rat-model met de MMPM ontwikkeld. Tijdens het modelleren blijven ratten staan op de smalle perrons in het vak meerdere Platform voor lange uren inclusief deel van de tijd van de slaap. Verschillend van buitensporige oefening modellen, het MMPM-model maakt gebruik van gedeeltelijke slaaptekort als een mentale factor als tegenprestatie voor de complexe pathogenese van Centrale vermoeidheid.
Voor model evaluatie gebruiken we de OFT en EPM tests om te bepalen van angst stemming en vrijwilligerswerk. De ES-test wordt uitgevoerd voor het meten van de prestaties van de perifere spier. Bovendien, we nemen de rat hersenen en detecteren van dopamine (DA) / serotonine (5-HT) inhoud in beide hypothalamuses te observeren de centrale neurotransmitter verschillen.
Het protocol hieronder is ontworpen om centrale vermoeidheid model geïnduceerd door herhaalde lichaamsbeweging en gebrek aan slaap, het nabootsen van een veel voorkomende aandoening in het menselijk leven. Echter, door de duur van het model aan te passen, het kan worden gebruikt op vele andere terreinen, zoals in slaap observatie en stress studies. In de toekomst onderzoek, we hopen dat dit model ontdekken meer CNS veranderingen en hun verbinding met de perifere systeem helpen zal, te onthullen het mechanisme van de pathogenese van Centrale vermoeidheid.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle dieren waren onderhouden overeenkomstig de richtsnoeren door de Chinese wetgeving inzake de ethische gebruik en verzorging van proefdieren.
1. pre modeling voorbereiding
-
Laboratorium voorbereiding
- De UV-lamp voor ten minste 30 minuten vóór het experiment uitvoeren.
- Controle van de lab-temperatuur bij de 25 ± 3 ° C, met een relatieve vochtigheid ongeveer 30%.
- Zet het licht op 6:00 lab en zwenking op vandoor om 18:00 om een 12/12 uur licht/donker cyclus.
-
Meerdere Platform doos constructie
- Construeer een ondoorzichtige kunststof tank zonder een cover van 110 × 60 × 40 cm3.
- Repareren van vijftien circulaire platformen (h = 8 cm, d = 6,5 cm) op de bodem van de tank, welke ordelijke verdelen in drie rijen en vijf kolommen. Laat genoeg ruimte tussen elk platform, ongeveer 10 cm tussen kolommen en 13 cm tussen de rijen.
- Een loospijp aan de laterale kant van de tank kunt configureren en installeren van een kraan.
- Maak een ijzerdraad verrekening dekking voor de tank met een voedsel-vak opknoping op het.
-
Groeperen en huisvesting ratten
Opmerking: De mannelijke ratten Wistar van 8 weken oud, weegt ongeveer 200-210 g, worden gebruikt in het experiment. De ratten leven in groepen tijdens het modelleren.- Nummer de ratten staart wortels met een viltstift.
- Wegen van de ratten, uitgezonderd de uiterst lichte of zware ones, en verdeel de rest willekeurig in de model- en controlegroepen.
- Zet de rats zachtjes in de schone kooien en hen toestaan om te acclimatiseren naar het lab voor ten minste 3 dagen. Zorgen voor voldoende water en voedselvoorziening.
2. modellering met MMPM
Opmerking: Het proces begint om 18:00 en eindigt om 8:00 de volgende dag, voor een totaal van 14 h per dag, meer dan 21 dagen. Om te voorkomen storingen factoren, is dezelfde persoon vereist om te leiden van het hele experiment, terwijl het dragen van de dezelfde laboratoriumjas. 10 Wistar ratten worden gebruikt in het experiment.
- Plaats de tank op een vlakke ondergrond, bijvoorbeeld, de verdieping. Vul de tank met ongeveer 7 cm van warm (25 ± 3 ° C) water, ongeveer 1 cm onder het vlakke platform.
- Bereiden genoeg eten en drinken voor alle ratten in de tank voor 1 dag. Voedergewassen en water in het voedsel vak zetten en hang het op de cover.
Opmerking: Sommige slimme ratten leren om te rusten op het vak van voedsel. Zo ja, rijden ze terug in de tank. - Het model groep ratten uit de kooi, pak hen door de staart, en leg ze voorzichtig in de tank. Start alle ratten in het water in plaats van de platforms te motiveren hun angst voor water. Zorg ervoor dat elke rat krijgt een platform om op te staan, terwijl de ratten van de controlegroep blijven in hun oorspronkelijke kooien met voldoende voedsel en water.
- Betrekking hebben op de tank. Toezicht op de rats om te voorkomen dat per ongeluk schade. Als een rat in water voor meer dan 1 h blijft zonder klimmen op het platform, kies het uit de tank en het verwijderen van de test.
- Na 14u, nemen de rats model uit de tank en hun haar met een droger drogen. Opnieuw markeren de ratten staarten als het verdwijnt. De ratten terug naar hun oorspronkelijke kooien en hen te voorzien van voldoende voedsel en water.
- Spoel elke hoek van de tank. Één kant van de tank te verheffen en open de kraan om de uitstroom van het afvalwater.
- Steriliseren van de tank met een 75% ethanol spray en het blootstellen aan het UV-licht.
3. model: Gedrags evaluatietoets
Opmerking: Alle proeven worden uitgevoerd in de gedragsmatige lab. Lawaai en extra licht mogen niet tijdens de proef voorkomen van verstoring. Gebruik, indien mogelijk, de dezelfde persoon of personen om elke test. Een donkere jas en handschoenen zijn vereist voor de erkenning van de grijsschaal in beeldverwerking. Uitvoeren van het OFT eerst als het minste effect op het gedrag van de rat heeft.
-
OFT
- Controleer de recorder in het veld openen om te controleren of het correct is aangesloten op het werkstation en heeft betrekking op elke hoek van het vak. Aanpassen van de verlichting te elimineren van schaduwen in het vak.
- Verplaats de ratten in de gedragsmatige lab in hun oorspronkelijke kooien. Laten acclimatiseren gedurende ten minste 1 uur vóór de proef.
- Reinigen en zuiveren van de doos met 75% ethanol om ervoor te zorgen dat er is geen uitwerpselen of geur links van vorige experiment.
- Verwijderen van een rat uit de kooi door de rug en zet het zachtjes in het centrale gedeelte van het vak. Terugtrekken snel wapens uit de doos dus niet te blokkeren het schot.
- Input van de rat nummer en beginnen met opnemen. Tellen en registreren van de frequentie van de rat verticale activiteiten, waaronder fokken en klimmen.
- Na 5 min, opname stoppen, nemen de rat uit de doos en terugsturen naar de kooi.
- Herhaal stap 3.1.3 - 3.1.6 totdat alle ratten klaar met de test bent.
-
EPM
- Voer de stappen van het vooraf controleren en acclimatisering wat betreft het OFT (stappen 3.1.1 - 3.1.2).
- Verwijderen van een rat uit de kooi door de rug en zet het zachtjes op het deel van de kruising van de twee takken. De rat naar de linkerarm open land en snel verlaten om niet te blokkeren het schot.
- Input van de rat nummer en beginnen met opnemen. Tellen en registreren van de frequentie van verschillende arm ingangen. Als de rat uit de doolhof in de test daalt, het oprapen en stuur het terug naar de doolhof. Record gedetailleerde informatie voor data-analyse.
- Na 5 min, opname stoppen, nemen de rat uit en terug te sturen naar de kooi.
- Verwijderen van de uitwerpselen en veeg de doolhof met 75% ethanol te elimineren van de voormalige rat geur.
- Herhaal stap 3.2.2 - 3.2.5 totdat alle ratten klaar met de test bent.
-
ES test
- Vul de tank zwemmen (70 × 30 × 110 cm3) met 80 cm van warm (25 ± 3 ° C) water.
Opmerking: Als er een thermostaat in de tank, moet aan de temperatuur van het water het rond 37 ° C, die vergelijkbaar met de rat lichaamstemperatuur is worden ingesteld. Als dat niet het geval is, het op kamertemperatuur constant te houden het ingesteld. - Maak een belasting voor elke rat met pin trossen en bind het zachtjes op de wortel van de staart. De lading weegt 10% van het gewicht van de rat.
- Pak een rat door de staart en gooi het in de tank zwemmen. Als de ratten kruipen of aan de muur vastklampen, hen apart gezet en rijden ze terug in het water.
- Timing starten op het moment waarop de rat in het water en stop timing wanneer het uitgeput is gebracht, blijkt dat als de mislukking te worstelen uit water met de mond en neus onder het water voor meer dan 10 s.
Opmerking: Soms, uitputting en verdrinking optreden plotseling. Zorg ervoor dat u genoeg onderzoekers om te registreren en opslaan van het dier op hetzelfde moment. - Verwijder de uitgeput ratten uit het water zonder onderbreking van anderen. Hun haar droog, opnieuw markeren hun nummers, en stuur ze terug naar de kooi.
- Het water in de tank veranderen nadat een groep is voltooid. Nadat alle ratten zijn gedaan, legen van de tank van zwemmen, en schoon en het steriliseren met ethanol en UV-licht.
- Vul de tank zwemmen (70 × 30 × 110 cm3) met 80 cm van warm (25 ± 3 ° C) water.
4. model beoordeling: Centrale Neurotransmitter detectie
- Anesthetize de rat met intraperitoneale injectie van 10% Chloraalhydraat (3 mL/kg) totdat het onbewuste.
- Het onthoofden van ratten.
- Een longitudinale incisie langs de post mediale lijn maken, opent u de schedel aan beide zijden en het blootstellen van de hersenen. Draai de schedel, verwijderen de hersenen en de hersenen zetten met een IJszak.
- Scheiden en verwijder de hypothalamus, die de diamant-vormige gebied in het centrale deel van de basis van de hersenen met een duidelijke grens met omringende weefsels. Plaats het in een steriele buis en bevriezen met vloeibare stikstof. Bewaar alle monsters in een koelkast-80 ° C.
- De inhoud van de DA en 5-HT detecteren in de hypothalamus met behulp van krachtige vloeibare chromatografie (HPLC)8.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
We beschrijven een rat model van Centrale vermoeidheid met behulp van MMPM. 24 Wistar ratten zijn willekeurig verdeeld in de controlegroep en de modelgroep, met 12 ratten in elke groep. De model-apparatuur is ontworpen als een watertank met smalle platforms op de bodem (Figuur 1). Model ratten staan op de perrons voor 14u per dag, met inbegrip van gedeeltelijke slaaptijd, gedurende 21 dagen (Figuur 2).
Gedrags tests worden uitgevoerd na modellering te beoordelen de emotionele en fysieke veranderingen in de rats. Het OFT resultaat (Figuur 3) blijkt dat in vergelijking met de controlegroep (n = 10), er is een significante afname in zowel steigerend beweging en gemiddelde snelheid van vrijwilligerswerk (p < 0,05, p < 0.01) in model ratten (n = 10), en een duidelijke toename van de latentie van de out ring ingang (p < 0,01). De EPM-test (Figuur 4) toont aan dat 21 dagen van modelleren zowel frequentie van open arm posten en duur in open arm aanzienlijk in vergelijking met de controlegroep daalden (n = 10) (p < 0,05, p < 0.01), terwijl er een toename in beide was frequentie van nauwe arm posten en duur in nauwe arm (p < 0,05). Het resultaat van de test van de ES (Figuur 5) toont aan dat de duur van het zwemmen van de modelgroep (n = 10) aanzienlijk korter is dan de controlegroep (n = 10) (p < 0,001).
Volgende, detecteren we DA en inhoud van de 5-HT in beide hypothalamuses te observeren de centrale neurotransmitter verschillen. Resultaten (Figuur 6) tonen aan dat DA in de hypothalamus en de DA in verhouding tot de 5-HT aanzienlijk in de modelgroep vermindert (n = 10) in vergelijking met de controlegroep (n = 10) (p < 0,05, p < 0.01), terwijl de 5-HT-inhoud toeneemt significant (p < 0,05).
Figuur 1: schematische van het vak meerdere Platform. (A) voorzijde bekijken. (B) bovenaanzicht. Het vak meerdere Platform is een coverless kunststof tank (110 × 60 × 40 cm3) met vijftien acryl platforms gefixeerd op de bodem en een kraan aan de laterale kant. Elk platform bestaat uit een pijler en een circulaire flat (d = 6,5 cm) platform groter dan de top van de pijler. De platforms (h = 8 cm) in drie rijen en vijf kolommen verdelen. De aangrenzende perrons zijn 10 cm uit elkaar in de 13 cm in de rijen en kolommen. De tank kan houden een maximum van 15 ratten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2: een foto van modellering. Het rat staande op het platform was op de 15e dag van de modellering. Haar droog haar en dim ogen suggereren een voor de hand liggende vermoeidheid staat.
Figuur 3: analyse van OFT. (A) de vergelijking van de frequentie van verticale activiteiten. Gegevens worden gepresenteerd zoals bedoel ± SEM (n = 10). Met ongelijke variantie (F = 9.877, p = 0.006 < 0,05), significantie werd bepaald door zelfstandige-sample t-test, t = 2.226, p = 0.049 < 0.05. De frequentie van de verticale activiteit (kweek) vermindert bij ratten model (n = 10) in vergelijking met controle ratten (n = 10). (B) een vergelijking op de gemiddelde snelheid van het vrijwilligerswerk. Gegevens worden gepresenteerd als mediaan ± IQR (n = 10). Significantie werd bepaald door Mann-Whitney U test, z =-2.685, p = 0,007 < 0,01. De gemiddelde snelheid van het vrijwilligerswerk in de rats model vermindert in vergelijking met controle ratten. (C) vergelijking op de latentie van de out ring ingang. Gegevens worden gepresenteerd zoals bedoel ± SEM (n = 10). Met ongelijke variantie (F = 5.748, p = 0.028 < 0,05), significantie werd bepaald door de t-toets, t =-3.724, p = 0,03 < 0,01. De latentie van de out ring stijgingen van de ingang aan het model ratten, wat betekent dat ze meer tijd alvorens de buiten ring in vergelijking met controle ratten. Opmerking: p< 0.05 (*); p <0,01 (*); p < 0,001 (*).
Figuur 4: analyse van de EPM-test (A) vergelijking op frequentie van open arm posten. Gegevens worden gepresenteerd zoals bedoel ± SEM (n = 10). Met gelijke variantie (F = 0.982, p = 0.348 > 0.05), significantie werd bepaald door de t-toets, t = 2.710, p = 0.014 < 0.05. De frequentie van de open arm vermeldingen in model ratten (n = 10) daalt in vergelijking met controle ratten (n = 10). (B) vergelijking op duur in open arm. Gegevens worden gepresenteerd zoals bedoel ± SEM (n = 10). Met gelijke variantie (F = 0.100, p = 0.755 > 0.05), significantie werd bepaald door de t-toets, t = 3.304, p = 0.004 < 0,01. De duur van de open arm in model ratten dalingen in vergelijking met controle ratten, wat betekent dat de model-rats minder tijd doorbrengen in de open arm. (C) vergelijking op frequentie van nauwe arm posten. Gegevens worden gepresenteerd zoals bedoel ± SEM (n = 10). Met gelijke variantie (F = 0.141, p = 0.712 > 0.05), significantie werd bepaald door de t-toets, t =-2.466, p = 0.024 < 0.05. De frequentie van de nauwe arm vermeldingen in model ratten verhogingen in vergelijking met controle ratten. (D) vergelijking op duur in nauwe arm. Gegevens worden gepresenteerd zoals bedoel ± SEM (n = 10). Met ongelijke variantie (F = 4.796, p = 0.042 < 0,05), significantie werd bepaald door de t-toets, t =-2.736, p = 0.0016 < 0.05. De duur van de nauwe arm model ratten stijgingen in vergelijking met controle ratten, wat betekent dat de ratten model meer tijd doorbrengen in de nauwe arm. Opmerking: p < 0.05 (*); p <0,01 (*); p < 0,001 (*). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 5: analyse van uitputtende zwemmen test Gegevens worden gepresenteerd als mediaan ± IQR (n = 10), en worden gerapporteerd als p < 0.05 (*), p < 0,01 (*), p < 0,001 (*). Significantie werd bepaald door Mann-Whitney U test, z =-3.326, p = 0,001. De tijd zwemmen van de model-rats (n = 10) aanzienlijk korter is dan de controle rats (n = 10).
Figuur 6: analyse van de inhoud van de centrale neurotransmitter. (A) vergelijking op DA inhoud. Gegevens worden gepresenteerd zoals bedoel ± SEM (n = 10). Met gelijke variantie (F = 0.088, p = 0,771 > 0.05), significantie werd bepaald door de t-toets, t = 3.717, p = 0.002 < 0,01. De inhoud van de DA in beide hypothalamuses vermindert bij ratten model (n = 10), in vergelijking met de controle-rats (n = 10). (B) vergelijking op 5-HT inhoud. Gegevens worden gepresenteerd zoals bedoel ± SEM (n = 10). Met ongelijke variantie (F = 5.282, p = 0,034 < 0,05), significantie werd bepaald door de t-toets, t =-2.997, p = 0,012 < 0.05. De inhoud van de 5-HT in beide hypothalamuses vermindert bij ratten in model, in vergelijking met de controle-rats. (C) verhouding vergelijking. Gegevens worden gepresenteerd als mediaan ± IQR (n = 10). Significantie werd bepaald door Mann-Whitney U test, z =-3.175, p = 0,001. De DA in verhouding tot de 5-HT vermindert aanzienlijk in de model-rats, in vergelijking met de controle-rats. Opmerking: p < 0.05 (*); p <0,01 (*); p < 0,001 (*).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
De MMPM is oorspronkelijk ontworpen voor slaap deprivatie9. Ratten worden gelanceerd in een watertank met platforms vast op de bodem. Gedreven door de instinctieve angst voor water, ratten blijven staan op de perrons en geen slaap optreedt. De studie toont aan dat verschillende uren van slaaptekort tot verschillende veranderingen in rat gedrag- en stemmingsstoornissen leiden, waaronder erkenning bijzondere waardevermindering10, negatieve emoties11en centrale vermoeidheid. Sommige onderzoekers bewijzen dat Chronisch slaaptekort met de methode enkel platform (SPM) centrale vermoeidheid kan veroorzaken, met erkenning waardevermindering en sociale stoornissen12. Andere onderzoek toont aan dat intermitterende ontbering op opeenvolgende dagen leiden tot kan emotionele stoornissen en centrale vermoeidheid, die kan worden behandeld met endorfines13. Onze vorige studie blijkt dat in vergelijking met 5 dagen en 14 dagen, 21 dagen vrijheidsstraf meer centrale vermoeidheid induceert in plaats van emotie stressgerelateerde stoornissen14. Vele factoren van MMPM kunnen leiden tot centrale vermoeidheid, met inbegrip van de lange uren van staande, smalle onderdak ruimte, vervelend en herhaalde milieu, alsmede het gebrek aan slaap. De onderliggende correlatie tussen slaaptekort en centrale vermoeidheid kan koppelen aan de hypothalamische-hypofyse-bijnier (HPA) as in verschillende niveaus, onder welke monoamino neurotransmitters wijzigingen een belangrijke rol kunnen spelen.
In dit protocol, wij ontwikkelen een centrale vermoeidheid-model met behulp van MMPM en beoordelen met gedrags tests en neurotransmitter detectie. Eerst maken we een 12/12 uur licht/donker cyclus (6:00-18:00) in een testomgeving om het imiteren van het natuurlijke circadiane ritme van de Wistar rat, wiens gemiddelde slaaptijd 12,6 h, ongeveer 2.4 - 4.2 bij nacht en 8.2-9.6 h op overdag15h is. Dan zijn de model ratten gezet in het vak meerdere Platform te staan voor 14u (18:00-8:00) per dag gedurende 21 opeenvolgende dagen, met een controlegroep instellen voor contrast. Ratten in de modelgroep weergeven aan het einde van het experiment, een voor de hand liggende vermoeidheid verschijning, met inbegrip van DOF haar, zwakke staart kleur, dim ogen en verminderde activiteit in de kooi.
De resultaten van de gedragsmatige tests wijzigingen worden weergegeven in zowel de fysieke en emotionele aspecten. OFT wordt het veel gebruikt bij knaagdieren model beoordeling exploratie gedrag en vrijwilligerswerk16te evalueren. Knaagdieren hebben het instinct van thigmotaxis, dat wil zeggen, zodra ze in een open veld worden gebracht, hebben ze de neiging om snel te verplaatsen in de buiten ring in de buurt van de muur. Op hetzelfde moment, ze zijn nieuwsgierig naar de nieuwe omgeving en staat te popelen om de centrale verkennen door zowel het grootbrengen van de verticale en horizontale bewegingen. Het conflict van de twee motivaties weerspiegelt de angst stemming17. Het resultaat van het OFT suggereert geweigerde vrijwilligerswerk bij het model ratten op basis van hun verminderde gemiddelde snelheid. Bovendien, de frequentie van het houden van kippen in de rats model aanzienlijk daalt ten opzichte van de controle-ratten, wat betekenen de emotie angst dat kunnen. Bovendien, de ratten de neiging om meer tijd alvorens de out model ring met geen duidelijke voorkeur in exploratie, suggereren ruimtelijke cognitie stoornis in de rats model. De EPM-test is een klassieke test om te beoordelen van angst. Ratten met angst de neiging te blijven in de nauwe arm voor veiligheid in plaats van het verkennen van de open arm18. Het resultaat toont aan dat in vergelijking met de controle-ratten, de ratten model meer tijd in de nauwe armen en minder tijd in de open armen, en dit loopt parallel met de frequentie van de ingang van de verschillende takken, en over het algemeen wordt gecontroleerd of de stemming van de angst in de rats model. In de test van ES duurt zwemmen de rats model veel korter dan de controle rats, suggereren arme spier prestaties als gevolg van vermoeidheid. Kortom, weergegeven angst, cognitie bijzondere waardevermindering, arme spier prestaties en beperkte vrijwilligerswerk in model ratten, alle met vermelding centrale vermoeidheid.
Wat betreft de CNS, stellen alle wijzigingen in de centrale neurotransmitters voor centrale vermoeidheid. Vinden we een significante afname van de DA inhoud en een toename in de 5-HT van de hypothalamus. 5-HT is een monoamine neurotransmitter gesynthetiseerd uit het aminozuur tryptofaan (TRP). Intense activiteit zal 5-HT generatie toenemen door het vrijgeven van meer gratis TRP in het bloed; de geaccumuleerde 5-HT weerhoudt in ruil daarvoor, de centrale controle van de loco-motor-systeem, wat leidt tot slechte spier porformance19. DA is een prikkelbaar neurotransmitter, die aan het begin van loco-motor activiteit toeneemt en door de verschijning van vermoeidheid20druppels. DA 5-HT correleren en interactie als een excitatie-inhibitie systeem dat effecten de centrale controle van de loco-motor systeem21. De daling in de verhouding van DA aan 5-HT is dus een belangrijke indicator voor centrale vermoeidheid.
Er zijn enkele opmerkingen in het protocol, die essentieel voor succes zijn. Ten eerste, het model geldigheidsduur en -voorwaarden worden getest met mannelijke Wistar ratten. De temperatuur voorkeur en slaap duur verschilt de spanningen en geslachten14. Ten tweede, de ratten moeten leven in groepen, met hoogstens 6 ratten in een kooi, en voorzien van voldoende voedsel en water gedurende het gehele experiment. Tijdens de eerste twee weken van de modellering, de ratten zijn heel geïrriteerd en kunnen bestrijden, zowel in de kooien in de tank. Ze houden toezicht en voorkomen dat de verwonde ratten uit de dood. Vergeet ook niet de ratten haren drogen nadat ze zijn verwijderd uit de tank, vooral in de winter te koude omstandigheden voorkomen.
Hoewel het model is ontworpen voor centrale vermoeidheid, is het haalbaar om toe te voegen van complexe factoren om te vergroten het gebruik ervan. Bijvoorbeeld installeren, wij vibration-motoren en veren aan het platform te imiteren de golven in de zee en de ontbering patroon wijzigen in een poging om een model van de vermoeidheid navigatie. Door de duur van het model aan te passen, kan het worden gebruikt op vele andere terreinen. Het onderzoek heeft als een dierlijk model studie, de beperking. Ten eerste is er geen bewijs in de predictieve validiteit van het model. We moeten in een toekomstige studie, Anti-fatigue behandeling op ratten uitvoeren en beoordelen hun herstel om te bewijzen dat de geldigheid van het model. Bovendien, huidige beoordeling van de model richt zich meer op negatieve emotie en CNS veranderingen; echter, centrale vermoeidheid ook manifesteert als een leren moeilijkheid en sociale vermijding12. Gedrags tests zoals de Morris Water maze en sociale interactie test kan in de toekomst worden uitgevoerd met het oog op een vollediger begrip van de ziekte. Wij hopen dat het model van de centrale vermoeidheid hier ingevoerd kan bijdragen tot het verkennen van de pathologische mechanisme van Centrale vermoeidheid.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd gesteund door Natural Science Foundation van Peking (No.7162124) en Xin-ao Foundation voor de Universiteit van Peking van Chinese geneeskunde.
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).
