Bu makale, farelerde solunan çevresel kirleticilere maruz kalmanın koku alma fonksiyonu üzerindeki etkilerini değerlendirmek için gömülü gıda testinin ve sosyal koku ayrımcılığı deneyinin ayrıntılı bir açıklamasını sunmaktadır.
Yöntem makalesi
Bu makale, farelerde solunan çevresel kirleticilere maruz kalmanın koku alma fonksiyonu üzerindeki etkilerini değerlendirmek için gömülü gıda testinin ve sosyal koku ayrımcılığı deneyinin ayrıntılı bir açıklamasını sunmaktadır.
Koku alma bozukluğu önemli bir halk sağlığı sorunudur ve nörodejeneratif hastalık riskini bağımsız olarak öngörür. Solunan çevresel kirleticilere maruz kalma koku almayı bozabilir; Bu nedenle, solunan çevresel kirleticilere maruz kalmanın koku alma üzerindeki etkilerini değerlendirmek için yöntemlere acil bir ihtiyaç vardır. Fareler, oldukça gelişmiş koku alma sistemleri ve davranışsal özellikleri nedeniyle koku alma deneyleri için ideal modellerdir. Farelerde solunan çevresel kirleticilere maruz kalmanın koku alma fonksiyonu üzerindeki etkilerini değerlendirmek için, deney hazırlama, deney tesislerinin seçimi ve inşası, test süreci ve zaman indeksleri dahil olmak üzere ayrıntılı bir gömülü gıda testi ve sosyal koku ayrımcılığı deneyi sağlanır. Bu arada, testin başarısını sağlamak için zaman tutma ekipmanı, operasyonel detaylar ve deney ortamı tartışılmaktadır. Deneysel yaklaşımın fizibilitesini göstermek için tedavi olarak çinko sülfat kullanılır. Protokol, solunan çevresel kirleticilerin farelerde koku alma fonksiyonu üzerindeki etkilerini değerlendirmek için basit ve net bir operasyonel süreç sağlar.
Koku alma bozukluğu kayda değer bir halk sağlığı sorunu olarak ortaya çıkmıştır ve bağımsız olarak nörodejeneratif hastalık riskinin artmasıyla ilişkilidir. Bu durum genel refahı olumsuz yönde etkileyebilir, depresif belirtilerin gelişmesine katkıda bulunabilir ve yaşam kalitesinin düşmesine neden olabilir. Etkisi, değişen gıda algısı, sosyal iletişimdeki engeller ve artan olumsuz duygularda belirgin bir şekilde gözlenmektedir1. Sinonazal hastalık, üst solunum yolu enfeksiyonu ve travmatik beyin hasarı dahil olmak üzere çeşitli faktörlerin insanlarda koku alma bozukluğuna katkıda bulunduğu düşünülmektedir2. Özellikle, %2 ila %16 arasında değiştiği tahmin edilen PM2.5 gibi solunabilir çevresel kirleticiler, vücuda solunan hava yoluyla girer, burun boşluğunu geçer ve biriktikleri koku almaya adanmış belirli bölgelere ulaşır 3,4,5,6,7. Son bulgular, PM2.5 ve amonyak dahil olmak üzere solunabilir çevresel kirleticilerin koku alma duyu nöronlarına gerçekten zarar verebileceğini göstermektedir 8,9,10. Bununla birlikte, bu tür bir hasarın doğrudan koku alma işlev bozukluğuna yol açıp açmadığını belirlemek için daha fazla doğrulama gereklidir. Bu nedenle, solunabilir çevresel kirleticilerin koku alma fonksiyonu üzerindeki etkilerinin titiz bir şekilde değerlendirilmesi özellikle önemlidir.
Şu anda, çok sayıda araştırma laboratuvarı, koku alma işlevindeki değişiklikleri anlamayı amaçlayan davranışsal deneyler için alternatif bir omurgalı modeli olarak fareleri kullanmaktadır 11,12,13,14. Fareler, omurgalıların kimyasal iletişimini araştırmak için tercih edilen model sistem olarak seçildi ve yiyecek arama ve sosyal iletişim için çok önemli olan dikkate değer bir koku alma hassasiyeti sergiliyor15. Ayrıca, fare davranışını gözlemlemek ve etkilemek için sürekli gelişen araçlar dizisi, bu türü koku alma işlevi üzerine yapılan araştırmalar için son derece çekici hale getirmiştir16.
Bu çalışmada, solunabilir çevresel kirleticilere maruz kalan bir fare modelinde koku alma bozukluğunu değerlendirmek için gömülü gıda testi ve sosyal koku ayırt etme deneyi kullanıldı. Değerlendirmenin hassasiyetini artırmak için, koku alma işlevini değerlendirmek için en temsili yöntemi seçtik. Basitlik ve netlik sağlamak için bu yöntemi sistematik olarak geliştirdik ve solunabilir çevresel kirleticilerin neden olduğu koku alma bozukluğunun derecesini etkili bir şekilde ölçmemize olanak tanıdık.
Tüm davranış testleri için erkek C57BL / 6J fareler (yaş: 6-8 hafta; ağırlık: 20-22 g) kullandık. Fareler sabit koşullara maruz bırakıldı (yani sıcaklık, 23 ± 1 °C; nem, %55 ± %5 ve ışıklar 7:00'de açıkken 12/12 saat aydınlık-karanlık döngüsü). Tüm davranış testleri 10:00-17:00 saatleri arasında yapıldı. Tüm hayvan deneyleri, Qingdao Üniversitesi Hayvan Deneyleri Profesyonel Komitesi Etik Kurulu tarafından onaylandı. 1 haftalık bir alışma döneminden sonra, tüm fareler solunabilir çevresel kirleticilere maruz bırakıldı.
1. Kirleticilere maruz kalma
2. Gömülü gıda testi
3. Sosyal koku ayrımcılığı deneyi
Solunabilir çevresel kirleticiler farelerde koku alma fonksiyonunu bozar. Yakma fırınlarından ve motorlu taşıtlardan yayılan atmosferik çinkonun alerjik akciğer iltihabına neden olabilecek solunan bir kirletici olduğu gösterilmiştir20. Çinko sülfat, koku alma bozukluğuna neden olan tipik bileşiklerden biri olarak kabul edilir21. Bu nedenle, gömülü gıda testi ve sosyal koku ayrımcılığı deneyi kullanarak intranazal damlatma ve test yoluyla fareleri maruz bırakmak için tedavi olarak çinko sülfat kullanıyoruz. Yiyecek gömme testinde, çinko sülfata maruz kalan farelerin yiyeceği bulması kontrol grubuna kıyasla 240 saniyeden daha uzun sürdü (Şekil 2). Normal koku alma özelliğine sahip gıdadan yoksun fareler tipik olarak gömülü yiyeceği 1 dakika içinde bulur. Fareler koku alma bozukluğu geliştirdiğinde, yiyecek bulmak daha uzun sürdü ve hatta yiyecek bulamadı. Kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, maruz kalan gruptaki farelerin yiyecek bulması daha uzun sürdü, bazı durumlarda 240 saniye içinde yiyecek bulamadılar, bu da koku alma fonksiyonu hasarını gösterdi.
Sosyal koku ayrımcılığı deneyinde de benzer sonuçlar gözlenmiştir. Çinko sülfata maruz kalan farelerde, ayarlanan gözlem süresi boyunca ne erkek ne de dişi idrar koklanamadı (Şekil 3A). Ayarlanan sürenin ötesinde, çinko sülfata maruz kalan fareler kısa bir süre dişi ve erkek idrarını kokladılar, ancak koklama süresi kontrol farelerininkinden önemli ölçüde daha azdı (Şekil 3B). Aynı anda eşit hacimde dişi ve erkek idrarı sunulduğunda, erkek fareler genellikle dişi idrarını tercih eder22. Maruz kalan gruptaki fareler, dişi ve erkek idrarını ayırt etmek için daha uzun bir zamana ihtiyaç duydu veya aralarında ayrım bile yapamadı. Spesifik olarak, kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, maruz kalan gruptaki fareler idrarı koklamak için daha uzun zaman harcadılar ve idrarın yakınında daha kısa bir süre geçirdiler.

Şekil 1: Operasyon masası düzeni. A ve B kafesleri 0,5 m mesafede tutulmuştur. Video kayıt ekipmanı, cep telefonu tutucusu tarafından kafes B'nin üzerinde kontrol edildi ve video alanı, kafesin iç ortamını kaydedecek şekilde ayarlandı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Gömülü gıda test sonuçları. Yiyecek aramak için çinko sülfata maruz kalan kontrol fareleri ve farelerin istatistiksel analizi. Kontrol grubundaki fareler 30 saniye içinde yiyecek buldu ve çinko sülfata maruz kalan fareler 240 saniyeden fazla yiyecek buldu, bu da 240 saniye olarak hesaplandı. İki grup arasındaki farklılıkları karşılaştırmak için bağımsız örneklem t-testi kullanıldı. Veriler ortalama ± SD olarak sunulur (grup başına n = 3 fare); ** P < 0.01. Herhangi bir hayvan 240 saniye sonra yiyeceği bulamazsa, tedavi edilen tüm hayvanlarda olduğu gibi yiyecek bulma süresi 240 saniye olarak kaydedildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Sosyal koku ayrımcılığı deneyi. (A) Kontrol farelerinin ve idrar aramak için çinko sülfata maruz kalan farelerin istatistiksel analizi. Kontrol grubundaki fareler 30 saniye içinde idrar buldu ve çinko sülfata maruz kalan fareler, 240 saniye olarak sayılan dişi veya erkek idrarını aramak için 240 saniyeden fazla zaman harcadı. Herhangi bir hayvan 240 saniye sonra idrar şişesini bulamazsa, şişeyi bulma süresi, tedavi edilen tüm hayvanlarda olduğu gibi 240 s olarak kaydedildi. (B) İdrarla temas halinde kalma süresi, kontrol fareleri ve çinko sülfata maruz kalan fareler için istatistiksel olarak analiz edildi. İki grup arasındaki farklılıkları karşılaştırmak için bağımsız örneklem t-testi kullanıldı. Veriler ortalama ± SD (grup başına n = 3 fare) olarak sunulur; ** p < 0.01, * p < 0.5. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Bu makale, farelerde koku alma bozukluğunun hızlı bir şekilde değerlendirilmesi için tasarlanmış iki temel protokolü tanıtmaktadır. Çeşitli solunabilir çevresel kirleticiler, farelerde farklı seviyelerde koku alma işlev bozukluğuna neden olur. Gömülü gıda testi, uçucu kokuları tespit etme yeteneğini değerlendirmek için kullanılırken, sosyal koku ayırt etme deneyi, hayvanın çeşitli sosyal kokuları ayırt etme ve ayırt etme kapasitesini değerlendirir. Buradaki protokol, çevresel kirleticilerin koku alma fonksiyonu üzerindeki toksik etkilerini değerlendirmeye hizmet eder.
Ozon, amonyak ve dizel egzozu dahil olmak üzere solunan çevresel kirleticiler, numune koklama sırasında farelerin koku alma algısını etkileyebilecek kokulara sahiptir23,24. Maruziyetin sona ermesinden hemen sonra farelerde davranışsal deneyler yapmanın potansiyel olarak yanlış negatif sonuçlar verebileceğini not etmek çok önemlidir22. Bu endişeyi gidermek için, deneysel güvenilirliği artırmaya yönelik önlemler aldık. Spesifik olarak, kafesler iyice temizlendi ve maruz kalma süresinin ardından yatak malzemeleri değiştirildi. Daha sonra, maruziyetten24 saat sonra 22 ile davranışsal deneyler yapıldı. Bu prosedür düzenlemesi, doğru ve anlamlı sonuçlar elde etmeyi amaçlamaktadır.
Yiyecek gömme deneyinde, önemli bir parametre, farelerin gizli yiyecekleri bulmak için harcadıkları zamandı. Stresli farelerin test sırasında yüksek aktivite ve daha az odaklanma sergileme eğiliminde olduğunu ve bunun da potansiyel olarak yanlış pozitif sonuçlara yol açabileceğini belirtmekte fayda var 25,26,27,28. Bu nedenle, test aşamasında farelerin sakin kalmasını ve aşırı strese maruz kalmamasını sağlamak zorunludur. Herhangi bir potansiyel paraziti önlemek için, fareler deneyden 1 saat önce yuvalarından test alanına transfer edildi. Bu adım, farelerin alışmasını ve stresi azaltmasını sağlamak için atıldı. Doğru zaman kaydını kolaylaştırmak için, fareler deney kafesi B'ye sokulduğunda video kaydedici etkinleştirildi ve ardından gözlemciler hemen gözlem alanına çekildi. Gözlemciler, kafesten en uygun 2 m mesafeye yerleştirildi ve rahatsızlığa neden olmadan net bir gözlem sağlandı. Başarılı yiyecek keşfini belirleme kriterleri, farelerin ön ayaklarını kullandıkları veya başlarını yiyeceğin üzerine eğdikleri durumları içeriyordu. Her iki davranış da yaygın olarak kabul edilen standartlarla uyumlu olarak yiyecek bulmanın göstergesi olarak kabul edildi19. Aynı doz grubundaki birden fazla farenin teste ihtiyaç duyduğu durumlarda, orijinal yetiştirme kafeslerine geri gönderilmemeleri, ancak geçici olarak normal bir kafes C'ye yerleştirilmeleri sağlandı. Ancak tüm fareler aynı kafeste test edildikten sonra toplu olarak orijinal yuvalarına geri döndüler. Test edilen gıdaların potansiyel kokusu göz önüne alındığında, bunları önceden hava geçirmez torbalarda saklamak ve kullanımdan sonra yeniden kapatmak veya hava geçirmez kaplara koymak için önlemler alınmıştır. Bu önlemler, deney koşullarının bütünlüğünü korumak ve güvenilir sonuçlar elde etmek için uygulanmıştır.
Sosyal koku ayırt etme deneylerinde, cinsel olarak olgun farelerden elde edilen idrar örneklerinin kullanılması esastır19. Cinsel olgunluğun belirlenmesi, farklı fare suşları arasında değişen bir parametre olan farelerin yaşına dayanır. Toplandıktan sonra, erkek ve dişi idrarının ayrı ayrı -80 °C'de buzdolabında saklanması önerilir. Önceki çalışmalarda zamanlama amacıyla kronometreler kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu yöntemin, gözlemcilerin deney kafesinden önemli bir mesafede yer alması gibi sınırlamaları vardı ve bu da belirsiz gözlemler ve yanlış zamanlama gibi potansiyel sorunlara yol açtı 19,22,29. Bu zorlukların üstesinden gelmek için, kronometreler yerine video ekipmanı ekleyerek zamanlama prosedürlerini geliştirdik. Bu değişiklik, yalnızca daha kesin verilerin elde edilmesini kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda birden fazla deney grubundan veri toplanmasını da sağlar.
Bu deneylerde, farelerin davranışlarını kaydetmek için video cihazı kullanıldı, bu da videonun kare hızını düşürme ve gözlemcilerin farelerin çeşitli davranış aktivitelerinin zamanını daha doğru bir şekilde kaydetmelerini sağlama avantajına sahipti, bu da gözlemcilerin gözlem alanındaki farelerin davranışlarını gözlemleyememesi eksikliğini giderdi. Ancak video kayıt ekipmanı kullanmanın dezavantajı analiz süresinin artacak olmasıdır. Deneyin sonunda, her farenin çeşitli davranışsal aktivitelerinin zamanını kaydetmek için videoyu tekrar izlememiz gerekiyordu. Fare sayısı fazla olduğunda, her farenin videosunu analiz etmek gerekir, bu da laboratuvarın iş yükünü artıracaktır.
Araştırma bulguları, solunabilen çeşitli çevresel kirleticilerin koku alma fonksiyonunu olumsuz yönde etkileyebileceğini göstermektedir. Bu makale, solunabilir çevresel kirleticilerle ilişkili koku alma toksisitesini değerlendirmek için hızlı, karmaşık olmayan ve makul derecede kesin bir yaklaşım sunmaktadır. Bu yöntem, insan deneklerde çevresel kirleticilere atfedilen koku alma bozukluğu için risk değerlendirmelerinin yapılmasında çok önemlidir.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir.
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82204088, 82273669) ve Çin'in Shandong Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı (ZR2021QH209) tarafından finansal olarak desteklenmiştir.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 0.5-10 & mu; L ayarlanabilir mikropipet | Eppendorf, Almanya | 3123000225 | İntranazal damlatma |
| % 0.9 tuzlu su çözeltisi | Solarbio | 7647-14-5 | Kirleticileri çözün |
| Susuz çinko sülfat | Macklin | 7733-02-0 | Fareleri açığa çıkarın |
| Santrifüj tüpü (2 mL) | Biosharp Incorporated | BS-20-M | İdrar yerleştirin |
| Elektronik denge Changzhou | Ohaus Co. | EX125DZH | Ağırlık anestezikleri ve kirleticiler |
| GraphPad Prizma | GraphPad Yazılımı | 8.0.1 | istatistik analizi |
| El Tipi Toz dedektörü | TSI Birleştirilmiş | DuatTrak 8532 | Solumaya maruz kalan fareler |
| Video kayıt ekipmanı | Apple Inc. | iPhone 6s Plus | Farelerin aktivite süresi kaydedildi |
| Vorteks karıştırıcı | Haimen Kylin-Bell Lab Instruments Co. | Girdap-5 | Karışım çözeltisi |
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste
8532