Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Solunan Çevresel Kirleticilerin Farelerde Koku Alma Fonksiyonu Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi

1.6K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/66818

⸱

13 Eylül 2024

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Environmental and Occupational Health, School of Public Health, Qingdao University

Bu makalede

Özet

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.

Özet

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.

Giriş

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.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

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

  1. Damlatma ile intranazal uygulama
    1. Solunabilir çevresel kirleticileri %0,9'luk bir tuzlu su çözeltisinde çözün. Koku alma fonksiyon bozukluğuna neden olduğu gösterilmiş olan %5'lik çinko sülfat solüsyonunu bir kez kullanın17. Kontrol fareleri için,% 0.9 normal tuzlu su çözeltisi uygulayın.
    2. % 1 sodyum pentobarbital18'in intraperitoneal enjeksiyonu ile fareyi uyuşturun ve ayak parmağını sıkıştırma refleksini kullanarak anestezi derinliğini değerlendirin. Kuruluğu önlemek için farenin gözlerine veteriner merhemi sürün. Fareyi, başı aşağı bakacak şekilde eğimli bir yüzeye sırt üstü yatırın.
    3. Bir pipetleme tabancası kullanarak, farenin bir burun deliğine 10 μL solüsyon uygulayın ve solüsyonun burun boşluğuna doğal olarak solunmasına izin verin.
    4. Farenin sağlığını sağlamak ve herhangi bir olası rahatsızlığı önlemek için, 10 dakikalık bir aradan sonra diğer burun deliği için solumayı tekrarlayın.
    5. Farelerde damlatma yoluyla intranazal uygulamadan 3 gün sonra, gömülü gıda testini yapın.

2. Gömülü gıda testi

  1. Testten 18-24 saat önce, tüm yem peletlerini ev kafesinin yiyecek hunisinden çıkararak yiyecek yoksunluğunu gerçekleştirin. Fareler için yatak malzemelerini değiştirin. Su şişesini çıkarmayın.
  2. Ameliyat masasını aşağıda açıklandığı gibi düzenleyin.
    1. Testin başlamasından 1 saat önce, fareleri içeren kafesi dinlenmek için ameliyathaneye götürün.
    2. Bu süre zarfında ameliyathaneyi düzenleyin. Şeffaf PVC standart fare kafeslerini kullanın ve A olarak işaretleyin, çünkü bunlar tanıdık bir ortam oluşturur. Test kafesini şeffaf bir PVC standart sincap kafesi olan B olarak kullanın ve işaretleyin. Deneyden sonra fareleri yerleştirmek için kullanılan ortak kafesi kafes C olarak işaretleyin.
    3. A ve B kafeslerini 3 cm yatak malzemesi ile örtün ve bir cetvel ile ölçün. Kafesleri, aralarında 0.5 m mesafe olacak şekilde yan yana yerleştirin (Şekil 1).
    4. Deney alanını, merkezi kafeslerin merkezi olacak şekilde 2 m yarıçaplı bir alan olarak tanımlayın. 2 m aralığının dışındaki alanı gözlem alanı olarak tanımlayın.
    5. C kafesini ve denenmemiş fareleri içeren kafesleri deney alanından mümkün olduğunca uzak tutun.
  3. Yiyecek bulma süresini aşağıda açıklandığı gibi kaydedin.
    1. B kafesinde rastgele bir konum seçin, yiyeceği yatak örtüsünün yüzeyinin 1 cm altına gömün ve yatak takımının yüzeyini düzleştirin.
    2. Fareyi 4 dakika boyunca A kafesine koyun. Zamanlamanın sonunda fareleri kafes B'ye aktarın, video cihazını açın ve gözlem alanına geri dönün.
    3. Fare ön pençesiyle yiyecek bloğunu aldığında video kaydını durdurun. Bazı durumlarda, farelerin başları yiyeceğin üzerine eğilmiş halde yemek yedikleri görülebilir. Bu davranış aynı zamanda, fare yiyeceği ön pençesiyle tutmasa bile deneme başarısını gösterir.
    4. Verileri kaydedin. B kafesinin altındaki matla temastan her fare için yiyecek bulunana kadar geçen süreyi kaydedin. Fareler 4 dakika sonra yiyecek bulamazlarsa, bulma süresini 240 s'lik bir gecikme süresi olarak kaydedin.
    5. Testten sonra fareyi C kafesine koyun.
    6. Yemi B kafesinden çıkarın ve kapalı bir torbaya koyun. Kafes B'deki yiyeceği değiştirin ve yatak malzemesini değiştirdikten sonra aşağıda açıklandığı gibi bir sonraki fareyi test edin.
      1. Aynı kafeste barındırılan fareler için, kafes B'de aynı yatak malzemeleri seti ile test edin. Farklı kafeslerdeki fareler için kafesi alkolle temizleyin ve yatak malzemelerini değiştirin.
    7. Deneyden sonra farelere yem ve su ekleyin. Sosyal koku ayırt etme deneyini 1 gün sonra gerçekleştirin.
      NOT: İşlem boyunca maskelerin takılması gerekir ve koku geçişini mümkün olduğunca önlemek için her fare deneyi bitirdikten sonra şeffaf eldivenlerin değiştirilmesi gerekir. Fare stresini önlemek için hareketlerin genliğini mümkün olduğunca küçük tutun.

3. Sosyal koku ayrımcılığı deneyi

  1. İdrar toplama
    1. Eşeyli olarak olgun erkek farelerin ve dişi farelerin idrarını ayrı ayrı toplayın ve eşit hacimlerde tüplere alikot yapın19. Her tüpte 300 μL idrar bulunan 2 mL mikrosantrifüj tüplerine koyun.
    2. Numuneleri kullanana kadar -80 ° C'de saklayın. Çözüldükten sonra numuneyi eşit şekilde dağıtmak için tüpleri sallayın. Numuneyi tekrar tekrar çözdürmeyin ve dondurmayın.
  2. Ameliyat masasını aşağıda açıklandığı gibi düzenleyin.
    1. Testin başlamasından 1 saat önce, fareleri içeren kafesi dinlenmek için ameliyathaneye götürün.
    2. Bu süre zarfında ameliyathaneyi adım 2.2.2-2.2.5'te açıklandığı gibi düzenleyin.
  3. İdrar bulma süresini aşağıda açıklandığı gibi kaydedin.
    1. 300 μL erkek ve dişi idrar içeren mikrosantrifüj tüpünü tutacak kadar büyük, kafes B'nin iki geniş tarafının her birinin etrafına bantla bir oluk açın. Tüpleri yerleştirin ve iki tüp kapağını şimdilik kapalı tutun.
    2. Fareyi A kafesine koyun ve 4 dakika boyunca bir geri sayım ayarlayın. Zamanlamanın sonunda B kafesinin iki tüpünü açın.
    3. Fareyi iki tüpten aynı mesafede bulunan B kafesinin orta konumuna aktarın, ardından video kayıt ekipmanını açın ve nazikçe ve yavaşça gözlem alanına geri çekilin.
    4. Fare tüp duvarını/ağzını veya hatta tüpün içini kokladığında, tüp başarılı bir şekilde koklanır. Bu sırada, kronometreye basın ve zamanı tüpü koklama zamanı (M s) olarak kaydedin, ardından fare tüpten uzaklaşana kadar kalma süresini (X s) kaydetmeye devam edin.
    5. Diğer tüpü koklayarak zamanı zamanlamaya devam edin. Fare tüp duvarını/ağzını veya hatta tüpün içini kokladığında, tüp başarılı bir şekilde koklanır. Kronometreye basın ve diğer tüpün kokusunu almak için geçen süreyi (N s) kaydedin, ardından fare tüpten uzaklaşana kadar kalma süresini (Y s) kaydetmeye devam edin.
    6. Deneyin sonunda fareyi C kafesine aktarın.
    7. Her fare testinden sonra idrar tüplerini ve kafes B'nin yatak malzemesini değiştirin. Kullanılmış sıçan idrarını cinsiyete göre temiz bir torbaya koyun.
    8. Eldivenleri değiştirin ve bir sonraki fareyi yukarıda açıklandığı gibi test edin.
  4. Deneyi belirgin bir koku olmadan bir laboratuvarda gerçekleştirin. Güçlü kokular yayan kişisel ürünlerden kaçının. Koku geçişini mümkün olduğunca önlemek için prosedür boyunca eldiven ve maske takın. Fare stresini önlemek için hareketlerin genliğini mümkün olduğunca küçük tutun.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

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 ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

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 üzerindek...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir.

Teşekkürler

Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82204088, 82273669) ve Çin'in Shandong Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı (ZR2021QH209) tarafından finansal olarak desteklenmiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
0.5-10 & mu; L  ayarlanabilir mikropipetEppendorf, Almanya3123000225İntranazal damlatma
% 0.9 tuzlu su çözeltisiSolarbio7647-14-5Kirleticileri çözün
Susuz çinko sülfatMacklin7733-02-0Fareleri açığa çıkarın
Santrifüj tüpü (2 mL)Biosharp IncorporatedBS-20-Mİdrar yerleştirin
Elektronik denge ChangzhouOhaus Co. EX125DZHAğırlık anestezikleri ve kirleticiler
GraphPad PrizmaGraphPad Yazılımı8.0.1istatistik analizi
El Tipi Toz dedektörüTSI  BirleştirilmişDuatTrak figure-materials-18532Solumaya maruz kalan fareler
Video kayıt ekipmanıApple Inc.iPhone 6s PlusFarelerin aktivite süresi kaydedildi
Vorteks karıştırıcıHaimen Kylin-Bell Lab Instruments Co.Girdap-5 Karışım çözeltisi
,

Kaynaklar

  1. Schäfer, L., Schriever, V. A., Croy, I. Human olfactory dysfunction: causes and consequences. Cell Tissue Res. 383 (1), 569-579 (2021).
  2. Keller, A., Malaspina, D. Hidden consequences of olfactory dysfunction: a patient report series. BMC Ear Nose Throat Disord. 13 (1), 8(2013).
  3. Schroeter, J. D., et al. Application of physiological computational fluid dynamics models to predict interspecies nasal dosimetry of inhaled acrolein. Inhal Toxicol. 20 (3), 227-243 (2008).
  4. Schroeter, J. D., Garcia, G. J., Kimbell, J. S. A computational fluid dynamics approach to assess interhuman variability in hydrogen sulfide nasal dosimetry. Inhal Toxicol. 22 (4), 277-286 (2010).
  5. Keyhani, K., Scherer, P. W., Mozell, M. M. Numerical simulation of airflow in the human nasal cavity. J Biomech Eng. 117 (4), 429-441 (1995).
  6. Hahn, I., Scherer, P. W., Mozell, M. M. Velocity profiles measured for airflow through a large-scale model of the human nasal cavity. J Appl Physiol. 75 (5), 2273-2287 (1993).
  7. Zhang, Z., et al. Exposure to particulate matter air pollution and Anosmia. JAMA Netw Open. 4 (5), e2111606(2021).
  8. Ekström, I. A., et al. Environmental air pollution and olfactory decline in aging. Environ Health Perspect. 130 (2), 27005(2022).
  9. Adams, D. R., et al. Nitrogen dioxide pollution exposure is associated with olfactory dysfunction in older U.S. adults. Int Forum Allergy Rhinol. 6 (12), 1245-1252 (2016).
  10. Prah, J. D., Benignus, V. A. Decrements in olfactory sensitivity due to ozone exposure. Percept Mot Skills. 48 (1), 317-318 (1979).
  11. Shi, Z., et al. Chronic exposure to environmental pollutant ammonia causes damage to the olfactory system and behavioral abnormalities in mice. Environ Sci Technol. 57 (41), 15412-15421 (2023).
  12. Hernández-Soto, R., et al. Chronic intermittent hypoxia alters main olfactory bulb activity and olfaction. Exp Neurol. 340, 113653(2021).
  13. Islam, S., et al. Odor preference and olfactory memory are impaired in Olfaxin-deficient mice. Brain Res. 1688, 81-90 (2018).
  14. Wang, H., et al. Inducible and conditional activation of ERK5 MAP kinase rescues mice from cadmium-induced olfactory memory deficits. Neurotoxicology. 81, 127-136 (2020).
  15. Chamero, P., Leinders-Zufall, T., Zufall, F. From genes to social communication: molecular sensing by the vomeronasal organ. Trends Neurosci. 35 (10), 597-606 (2012).
  16. Mohrhardt, J., et al. Signal detection and coding in the accessory olfactory system. Chem Senses. 43 (9), 667-695 (2018).
  17. Liu, X., et al. Type 3 adenylyl cyclase in the MOE is involved in learning and memory in mice. Behav Brain Res. 383, 112533(2020).
  18. Li, X., et al. Polyhexamethylene guanidine aerosol triggers pulmonary fibrosis concomitant with elevated surface tension via inhibiting pulmonary surfactant. J Hazard Mater. 420, 126642(2021).
  19. Yang, M., Crawley, J. N. Simple behavioral assessment of mouse olfaction. Curr Protoc Neurosci. , Chapter 8, Unit 8.24 (2009).
  20. Huang, K. L., et al. Zinc oxide nanoparticles induce eosinophilic airway inflammation in mice. J Hazard Mater. 297, 304-312 (2015).
  21. Burd, G. D. Morphological study of the effects of intranasal zinc sulfate irrigation on the mouse olfactory epithelium and olfactory bulb. Microsc Res Tech. 24 (3), 195-213 (1993).
  22. Zou, J., et al. Methods to measure olfactory behavior in mice. Curr Protoc Toxicol. 63, 1-21 (2015).
  23. Ryalls, J. M. W., et al. Anthropogenic air pollutants reduce insect-mediated pollination services. Environ Pollut. 297, 118847(2022).
  24. Schiffman, S. S. Livestock odors: implications for human health and well-being. J Anim Sci. 76 (5), 1343-1355 (1998).
  25. Albrechet-Souza, L., Gilpin, N. W. The predator odor avoidance model of post-traumatic stress disorder in rats. Behav Pharmacol. 30, 2 and 3-Spec Issue 105-114 (2019).
  26. Davies, D. A., et al. Inactivation of medial prefrontal cortex or acute stress impairs odor span in rats. Learn Mem. 20 (12), 665-669 (2013).
  27. Landers, M. S., Sullivan, R. M. The development and neurobiology of infant attachment and fear. Dev Neurosci. 34 (2-3), 101-114 (2012).
  28. Drobyshevsky, A., et al. Antenatal insults modify newborn olfactory function by nitric oxide produced from neuronal nitric oxide synthase. Exp Neurol. 237 (2), 427-434 (2012).
  29. Arbuckle, E. P., et al. Testing for odor discrimination and habituation in mice. J Vis Exp. (99), e52615(2015).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Daha fazla makale keşfet

Solunan KirleticilerFare ModeliGömülü Yiyecek TestiSosyal Koku AyrımıÇinko Sülfat TedavisiDavranışsal TestlerOlfaktör BozuklukToksikoloji Araştırmaları
Solunan Çevresel Kirleticilerin Farelerde Koku Alma Fonksiyonu Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.