Yöntem makalesi

Fare Beyninden Toksinlerin Lenfatik Uzaklaştırılmasının Uyarılması için Uykunun Elektroensefalografik Kontrolleri Altında Fotobiyomodülasyon

DOI:

10.3791/67035

⸱

28 Haziran 2024

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biology, Saratov State University, 2Institute of Physics, Department of Optics and Biophotonics, Saratov State University, 3Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms, Saratov Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, doğal derin uyku sırasında yaşlı ve anestezi uygulanmamış BALB/c erkek farelerin beyninden toksinlerin (örneğin, çözünür amiloid beta) lenfatik olarak uzaklaştırılması için elektroensefalografik kontrol altında transkraniyal fotobiyomodülasyonun non-invaziv ve taşınabilir teknolojisini sunmaktadır.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Meningeal lenfatik damarlar (MLV'ler), toksinlerin beyinden atılmasında önemli bir rol oynar. Alzheimer ve Parkinson hastalıkları, beyin tümörleri, travmatik beyin yaralanmaları ve intrakraniyal kanamalar dahil olmak üzere MLV anormallikleri ile ilişkili çeşitli beyin hastalıklarının tedavisinin ilerlemesinde MLV fonksiyonlarının uyarılması için yenilikçi teknolojilerin geliştirilmesi umut verici bir yöndür. Uyku, beynin drenaj süreçlerinin en aktif olduğu doğal bir durumdur. Bu nedenle, uyku sırasında beynin drenajının ve MLV'lerin uyarılması en belirgin terapötik etkilere sahip olabilir. Ancak, bu tür ticari teknolojiler şu anda mevcut değildir.

Bu çalışma, uykunun elektroensefalografik (EEG) kontrolü altında, toksinlerin (örneğin, çözünür amiloid beta (Aβ)) yaşlı BALB/c farelerinin beyninden foto-stimülasyonunu foto-stimülasyon etmek için tasarlanmış yeni bir taşınabilir transkraniyal fotobiyomodülasyon (tPBM) teknolojisi sunmaktadır. Teknoloji, farelerin motor aktivitesini koruyarak anestezi olmadan bir ev kafesinin doğal durumunda kullanılabilir. Bu veriler, MLV fonksiyonlarında ve beynin drenaj süreçlerinde yaşa bağlı değişikliklerin düzeltilmesi ve beyin dokularının metabolitlerden ve toksinlerden etkili bir şekilde temizlenmesi için non-invaziv ve klinik olarak umut verici foto teknolojilerin geliştirilmesi için yeni umutlar açmaktadır. Bu teknoloji, hem uyuyan beynin işlevlerinin klinik öncesi çalışmaları hem de uyku ile ilgili beyin hastalıkları için klinik olarak ilgili tedaviler geliştirmek için tasarlanmıştır.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Meningeal lenfatik damarlar (MLV'ler), beyin dokularından toksinlerin ve metabolitlerin uzaklaştırılmasında önemli bir rol oynar 1,2,3. Tümörler, travmatik beyin yaralanmaları, kanamalar ve nörodejeneratif süreçler dahil olmak üzere çeşitli beyin hastalıklarında MLV'lerin hasarına, bu patolojilerin ilerlemesine yol açan MLV fonksiyonlarında bir azalma eşlik eder 1,2,3,4,5,6. Bu nedenle, MLV'lerin uyarılması için yöntemlerin geliştirilmesi, beyin hastalıklarının tedavisi için etkili teknolojilerin ortaya çıkmasında yeni ufuklar açmaktadır. Son zamanlarda, etkili transkraniyal fotobiyomodülasyon (tPBM) için non-invaziv teknoloji, MLV'leri uyarmak ve kan ve Aβ gibi toksinleri beyinden uzaklaştırmak için önerilmiştir 5,7,8,9,10,11,12. Derin uykunun beyindeki lenfatik drenaj süreçlerinin aktivasyonu için doğal bir faktör olduğunu belirtmek ilginçtir13,14. Bu gerçeğe dayanarak, uyku sırasında MLV'lerin tPBM'sinin uyanıklık 9,11,12,15 sırasındakinden daha etkili terapötik etkilere sahip olabileceğini varsaymak mantıklıdır. Bununla birlikte, şu anda uyku sırasında tPBM için ticari bir teknoloji yoktur16. Ek olarak, tPBM'nin terapötik etkilerini incelemek için hayvan deneyleri, beyne ışığı doğru bir şekilde iletmek için gerekli olan anestezi altında gerçekleştirilir. Bununla birlikte, anestezi beynin drenajını önemli ölçüde etkiler ve bu da araştırma sonuçlarının kalitesini düşürür17.

Aβ, normal nöral aktivitenin metabolik bir ürünüdür18. Kültürlenmiş sıçan kortikal nöronlarında kurulduğu gibi, Aβ onlardan hücre dışı boşluğa yüksek oranlarda salınır (Aβ için 2-4 molekül / nöron / s)19. Hücre dışı ve perivasküler boşluklarda bulunan çözünmüş Aβ formunun nöronlar ve sinapslar20 için en toksik olduğuna dair kanıtlar vardır. Çözünür Aβ, 1-2.5 saat21 sırasında insan beyninden hızla temizlenir. MLV'ler, yaşla birlikte azalan ve yaşlı beyinde Aβ birikimine yol açan çözünür Aβ'nınbeyinden 1,7 uzaklaştırılması için tünellerdir 1,22. Beyindeki Aβ seviyelerinin hücre dışı anormalliklerinin yaşlanmadaki bilişsel performansla ilişkili olduğuna ve Alzheimer hastalığının (AD) gelişimi ile ilişkili olduğuna dair kanıtlar vardır23,24. Bu nedenle, yaşlı ve yaşlı kemirgenler, AD25,26 dahil olmak üzere amiloidoz çalışması için transgenik modellere alternatif olarak kabul edilir.

Bu çalışma, Aβ'nın beyinden periferik lenfatik sisteme (derin servikal lenf düğümleri, dcLN'ler) lenfatik klirensini uyarmak için farklı yaşlardaki anestezi uygulanmamış erkek BALB/c farelerinde derin veya hızlı olmayan göz hareketi (NREM) uykusunun elektroensefalografik (EEG) kontrolü altında orijinal ve taşınabilir bir tPBM teknolojisi sunmaktadır.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm prosedürler, "Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu", Bilimsel Amaçlarla Kullanılan Hayvanların Korunmasına İlişkin 2010/63/EU sayılı Direktif ve Rusya Federasyonu Bilim ve Yüksek Öğretim Bakanlığı'nın (13.11.1984 tarihli 742 sayılı Sayılı) Saratov Devlet Üniversitesi Biyoetik Komisyonu tarafından onaylanan yönergelerine (Protokol No. 7, 22.09.2022).

1. Donanım montajı

  1. 1,5 mm x 2 mm boyutlarında 1,5 mm kalınlığında bir folyo textolite parçası kesin. Bu bölüm, ışık yayan diyot (LED) baskılı devre kartı (PCB) olarak anılacaktır (Şekil 1C).
  2. Şekil 1'de gösterildiği gibi bir LED'i bir PCB'ye lehimleyin.
  3. İki telli bakır teli bir LED'in pimlerine lehimleyin ve ardından bunları bir manşonla örtün.
  4. Çerçevenin 3B modelini yazdırın (Şekil 1A); çerçeveye bir LED (Şekil 1B) ve mıknatıslar (Şekil 1D) yerleştirin; farenin kafasına bir rondela (Şekil 1E) yerleştirin.
  5. Devreyi monte etmek için (Şekil 2), aşağıdaki adımları izleyin.
    1. İlk olarak, direnci bağlayın (Şekil 2; R1) Arduino üzerinde bir LED anot ile 5 V bağlantı noktası arasında.
    2. Ardından, metal oksit yarı iletken alan etkili transistöre (MOSFET) bir LED katot bağlayın (Şekil 2; Q1) boşaltın. Ardından MOSFET kaynağını toprağa bağlayın.
    3. Aşağı çekme direncini bağlayın (Şekil 2; R2) MOSFET kapısı ile toprak arasında. Son olarak, MOSFET kapısını Arduino üzerindeki pin 3'e bağlayın.
  6. Arduino'ya bir sıvı kristal ekran (LCD) tuş takımı kalkanı bağlayın.
  7. Kılıfın, kapak plakasının ve düğmelerin 3B modellerini yazdırın. LCD tuş takımı kalkanı, MOSFET ve LED konektörlü Arduino kartını Şekil 3'te gösterildiği gibi kasaya yerleştirin.

2. Yazılım kılavuzu (Şekil 4)

  1. Arduino taslağını (.ino dosyası) indirin ve Arduino entegre geliştirme ortamı (IDE) (Ek Kodlama Dosyası 1) aracılığıyla açın.
  2. Doğru iletişim (COM) bağlantı noktasını seçin ve bellenimi flaşlayın.
  3. Arayüz iki sütun içerir. Bu sütunlar arasında gezinmek için Sol ve Sağ düğmelerini kullanın. Seçim göstergesi sütunun solunda bulunur.
  4. Ekranın sol tarafındaki sütun, darbe genişlik modülasyonu (PWM) görev döngüsü seçim alanıdır. Görev döngüsünü ayarlamak için Yukarı ve Aşağı düğmelerini kullanın. 17 dakikalık bir seansta karşılık gelen %2/%4/%6 PWM görev döngüsü ile 10/20/30 Dj/cm2 PBM dozuna ulaşın.
  5. Ekranın sağ sütunu RUN/Off alanıdır. Bu sütunu seçmek için, tuş takımındaki Sağ düğmeye basın ve ardından Seç'e basın. İşlem çalışırken, etkinlik göstergesi yanıp sönecek ve ÇALIŞTIR düğmesindeki metin KAPALI olarak değişecektir.
    NOT. Fareler, EEG elektrotlarının implantasyonu, floresan Aβ enjeksiyonu için sağ lateral ventriküle kronik bir kateterin implantasyonu ve PBM için bir plakanın yerleştirilmesi dahil olmak üzere 10 günlük bir süre boyunca deneyler için hazırlanır.

3. EEG kayıt sisteminin implantasyonu (Şekil 5)

  1. Fareyi tartın ve uyluğa intramüsküler enjeksiyon yoluyla Zoletil 100 ve Xylanite (sırasıyla 100 mg / kg; 10 mg / kg) karışımı ile uyuşturun.
  2. Arka ayak geri çekilme refleksleri ve kuyruk sıkışma tepkisi durduğunda, fareyi bir ısıtma yastığı üzerinde stereotaksik bir çerçeveye yerleştirin (Şekil 5A).
  3. Ameliyat sırasında gözbebeklerinin kurumasını önlemek için göz kapaklarına oftalmik merhem sürün. Gerektiğinde bu prosedürü tekrarlayın.
  4. Bir tıraş makinesi kullanarak burun kemiklerinden oksipital kemiklere kadar olan bölgedeki başı tıraş edin ve açıkta kalan cildi önce alkolle sterilize edin.
  5. Düz diseksiyon makası kullanarak kafa derisini kesin, mikro forseps ile tutun, kafatasını fasyadan temizleyin ve pamuklu çubuklarla kurulayın. Gerekirse, hemostatik ajanları kullanın.
  6. 1,3 mm çapında bir matkap kullanarak, koordinatlar boyunca her iki taraftaki temporal kemiklerde 2 delik açın: ilk vida çifti için AP = -1 mm ve ikinci vida çifti için AP = -3 mm.
  7. EEG vidalarını tel uçlu olarak 5 dakika boyunca alkole yerleştirin. Daha sonra, EEG vidalarını salin solüsyonuna yerleştirin.
  8. Elektrotlu dört gümüş kaplama vidayı 1 mm derinliğe kadar deliklere yerleştirin (Şekil 5B).
  9. Vidaları, onlardan uzanan elektrotlar hayvanın burnuna doğru yerleştirilecek şekilde dental akrilik kullanarak kafatasının yüzeyine sabitleyin (Şekil 5C). Diş akriliğinin 15 dakika sertleşmesine izin verin.
  10. Dental akrilik kullanarak hayvanın burnuna bir EEG kayıt sensörü takın. Diş akriliğinin 30 dakika sertleşmesine izin verin (Şekil 5D).
  11. EMG elektrotlarını kavisli cımbız kullanarak orbicularis oculi kasının arkasına yerleştirin ve diş akrilik ile sabitleyin. Diş akriliğinin 15 dakika sertleşmesine izin verin (Şekil 5E).
  12. EEG elektrotlarını sensörün gümüş kaplama girintisine bağlayın ve bir lehimleme istasyonu kullanarak lehimleyin. Daha sonra, dental akrilik kullanarak EEG elektrotlarını sabitleyin (Şekil 5F).
  13. Ameliyattan sonra, hayvan anesteziden tamamen iyileşene kadar vücut ısısını korumak için fareyi bir ısıtma yastığının üzerine yerleştirin.
  14. Daha sonra, fareyi ameliyattan sonra 10 gün boyunca analjezi için ibuprofen (200 mL suda 40 mg / kg) ile yiyecek ve suya ücretsiz erişimi olan ayrı bir ev kafesine koyun.

4. PBM için bir plakanın implantasyonu

  1. Fareyi tartın ve EEG kayıt sisteminin implantasyonundan 7 gün sonra uyluğa intramüsküler enjeksiyonla Zoletil 100 ve Xylanite (sırasıyla 100 mg / kg; 10 mg / kg) karışımı ile uyuşturun.
  2. Arka ayak geri çekilme refleksleri ve kuyruk sıkışma tepkisi durduğunda, fareyi stereotaktik bir sisteme sabitleyin.
  3. Ameliyat sırasında gözbebeklerinin kurumasını önlemek için göz kapaklarına oftalmik merhem sürün. Gerektiğinde bu prosedürü tekrarlayın.
  4. Diş akrilik ve Dumont forseps kullanarak kafatasının oksipital kemiğine 5 mm çapında metal bir plaka sabitleyin. Diş akriliğinin 15 dakika sertleşmesine izin verin (Şekil 6).

5. Kronik bir kateterin hazırlanması

  1. İnsülin iğnesi üzerinde, eğimli ucun yanından 2 cm uzakta bir segment işaretleyin.
  2. İnsülin iğnesini, eğimli ucun yanından işaretli segmente kadar iğne tutucusuna sabitleyin.
  3. İğnenin kalan tüm uzunluğu boyunca 2 cm-PE-10 polietilen kateter yerleştirin.
  4. Kateteri tuzlu su çözeltisiyle doldurun ve kapatmak için plastik bir kapakla örtün.

6. Sağ lateral ventrikül içine kronik bir kateter implantasyonu

  1. PBM için plakanın implantasyonundan sonra, bir matkap kullanarak AP = -0.5 mm ve ML = 1.2 mm koordinatlarında, 1.5 mm çapında bir trepanasyon deliği açın.
  2. PE-10 polietilen kateteri stereotaktik bir tutucuya yerleştirin ve fare kafatasına yerleştirin (DV = 2 mm). Daha sonra diş akrilik kullanarak sabitleyin. Diş akriliğinin 15 dakika sertleşmesine izin verin (Şekil 7).
  3. Ameliyattan sonra, hayvan anesteziden tamamen iyileşene kadar vücut ısısını korumak için fareyi bir ısıtma yastığının üzerine yerleştirin.
  4. Daha sonra, fareyi ameliyattan sonra 10 gün boyunca analjezi için ibuprofen (200 mL suda 40 mg / kg) ile yiyecek ve suya ücretsiz erişimi olan ayrı bir ev kafesine koyun.

7. NREM uykusunun EEG kontrolü altında tPBM

  1. Herhangi bir ticari EEG kayıt sistemini farenin kafasındaki konektöre bağlayın ve PWM görev döngüsünün gereksinim değerini ayarlayın.
  2. EEG sinyalini izleyin ve delta ritim aktivitesini bekleyin. NREM uykusu görülürse, PBM işlemini başlatın ve NREM uykusu hızlı göz hareketi (REM) uykusuna veya uyanıklığa geçerse işlemi durdurun. Doz, gerekli değere ulaşana kadar her etkileşimde artar.
  3. Gerekli PBM dozu elde edildiğinde seans sona erer.

8. Fare beyninden Aβ'nın lenfatik olarak çıkarılmasının konfokal görüntülenmesi

  1. İnsülin iğnesine 10 cm'lik bir kateter bağlayın.
  2. 29 G iğneli bir Hamilton şırıngası kullanarak, katetere 5 μL'lik bir hacimde bir floresan beta-amiloid (FAβ) infüzyonu hazırlayın. Kateterin bir Hamilton şırıngasında kalmasına izin verin.
  3. Farenin elini sabitleyin ve kateteri bir iğne aracılığıyla implante edilen kronik katetere bağlayın.
  4. Kateteri bir mikroenjektöre bağlayın. Daha sonra, fareyi ayrı bir kutuya yerleştirin;
  5. Mikroenjektör menüsünde enjeksiyon hızı 0.1 μL/dk'yı seçin ve Başlat düğmesine basın.
  6. Sağ lateral ventriküle FAβ enjeksiyonu yapın.
  7. FAβ uygulamasından sonra, algoritmayı izleyerek 61 dakika boyunca bir LED kullanarak PBM yapın: 17 dakika - ışık ve 5 dakika - 61 dakikadan fazla duraklayın.
  8. PBM'den sonra, serebral damarları kuyruk yoluyla etiketlemek için intravenöz olarak herhangi bir izleyici enjekte edin.
  9. Enjeksiyondan sonra, CO2 ötenazi odasını kullanarak farelere ötenazi yapın.
  10. Keskin, düz bir makas kullanarak, trakea boyunca deride küçük bir enine kesi yapın ve cildi düz keskin olmayan cımbızla tutun.
  11. Düz makas kullanarak boynun tüm uzunluğu boyunca uzunlamasına bir kesi yapın.
  12. Kavisli cımbız kullanarak tükürük bezlerini alın ve bunları bağ dokusundan dikkatlice ayırın. Kesiğin açık kısmına bir yara ekartörü yerleştirin ve çevredeki dokuları geri itecek şekilde sabitleyin.
  13. Boynun her iki tarafından iki kavisli cımbız kullanarak trakea ve kleidomastoid kas arasındaki alanı inceleyin.
  14. Her iki tarafta derin servikal lenf nodu (dcLN) tespit edildiğinde, künt uçlu düz cımbız kullanarak dcLN'leri çıkarın ve bağ dokusundan kesin.
  15. DcLN'leri tuzlu su çözeltisi içeren bir Petri kabına yerleştirin ve yatay olarak yönlendirilmiş kapak camı (25 mm × 50 mm × 0,17 mm) ile örtün.
  16. Tüm dcLN'lerin görüntülerini elde etmek için herhangi bir ticari konfokal mikroskop kullanın.

9. Beyin dokularının lizatlarında Aβ analizi

  1. Numuneleri tahlil için hazırlayın.
    1. CO2 ötenazi odasını kullanarak farelere ötenazi yapın.
    2. Farenin kafasını kesin, cildi kafasından çıkarın ve kasları kafatasından çıkarın.
    3. Büyük oksipital foramenden işitme kanalına kadar keskin, düz bir makasla iki kesi yapın.
    4. Düz cımbız kullanarak kafatasının ventral kısmını, oksipital kemiği ve orta kulak boşluklarını oluşturan kemikleri ayırın.
    5. Cımbız kullanarak beyni parietal ve frontal kemiklerden ayırın.
    6. Düz makas kullanarak üst çeneyi çıkarın ve koku alma ampullerini kesin.
    7. Beyni fizyolojik çözeltiye yerleştirin.
    8. Fazla kanı iyice çıkarmak için beyni soğuk fosfat tamponlu tuzlu suda durulayın ve homojenizasyondan önce tartın.
    9. Taze hazırlanmış bir proteaz inhibitör karışımı ile 1,5 mm KH2PO4, 8 mm Na2HPO4, 3 mm KCl, 137 mm NaCl ve% 0,1 Tween20, 10 mM EDTA içeren bir parçalama tamponu pH 7.2 hazırlayın.
    10. Beyni taze lizis tamponunda (200-500 mg doku örneği için 1 mL lizis tamponu) buz üzerinde bir cam homojenizatör ile homojenize edin.
    11. Çözelti netleşene kadar elde edilen bir süspansiyonu ultrasonik bir hücre bozucu ile sonikleştirin.
    12. Homojenatları 10.000 × g'da 5 dakika santrifüjleyin.
    13. Süpernatanı tek kanallı bir mekanik pipet (100-1000 μL) kullanarak toplayın ve hemen veya alikot edin ve ≤-20 °C'de saklayın.
  2. Aşağıdaki malzemeleri hazırlayın: 450 nm ± 10 nm filtreli mikroplaka okuyucu; mikrosantrifüj tüpleri; yüksek hassasiyetli ve tek kullanımlık uçlara sahip tek veya çok kanallı pipetler; mikroplakayı lekelemek için emici kağıt; yıkama çözeltisi için kap; 0,01 mol/L (veya 1x) fosfat tamponlu salin (PBS); ve deiyonize veya damıtılmış su.
  3. Reaktifleri hazırlayın.
    1. Kitin bileşenlerini ve s'yi getirinampkullanmadan önce oda sıcaklığına (RT; 18-25 °C).
    2. Standardı 1.0 mL standart seyreltici ile sulandırın, RT'de 10 dakika tutun ve hafifçe çalkalayın (köpürmeyin). Standart stok çözeltisi 300 pg/mL'dir. 0.6 mL standart seyreltici hacmi içeren 5 tüp hazırlayın ve üçlü bir seyreltme serisi yapın.
    3. Seyreltilmiş standardın 5 noktasını (300 pg / mL, 100 pg / mL, 33.33 pg / mL, 11.11 pg / mL ve 3.70 pg / mL) ve son tüpleri yalnızca standart seyreltici (0 pg / mL) içeren boş olarak ayarlayın.
    4. Kullanmadan önce Algılama reaktifi A ve Algılama reaktifi B'nin stok çözeltilerini hızla azaltın. Çalışma konsantrasyonunu hazırlamak için Test Seyreltici A ve B ile 100 kat seyreltin.
    5. 600 mL yıkama solüsyonu (1x) yapmak için 20 mL konsantre yıkama solüsyonunu (30x) 580 mL deiyonize veya damıtılmış su ile seyreltin.
    6. Çözeltinin gerekli dozajını sterilize edilmiş uçlarla aspire edin ve kalan çözeltiyi tekrar şişeye dökmeyin.
  4. Testi gerçekleştirin.
    1. Seyreltilmiş bir standart, boş ve numune için kuyucukları belirleyin.
    2. Standart noktalar için 5 kuyu ve boş için bir kuyu hazırlayın.
      1. İlgili kuyucuklara sırasıyla standart, boş ve numune seyreltmelerinin her birine 50 μL ekleyin. Ardından, hemen her bir kuyucuğa 50 μL Algılama reaktifi A ekleyin.
      2. Plakayı hafifçe sallayın (bir mikroplaka çalkalayıcı önerilir) ve bir plaka kapatıcı ile örtün. Plakayı 37 °C'de 1 saat inkübe edin. Algılama reaktifi A bulanık görünebilir. Çözeltiyi RT'ye ısıtın ve homojen görünene kadar hafifçe karıştırın.
    3. Solüsyonu aspire edin ve her bir kuyuyu bir fışkırtma şişesi, çok kanallı pipet, manifold dağıtıcı veya otomatik yıkayıcı yardımıyla 350 μL 1x yıkama solüsyonu ile yıkayın. Plakayı 1-2 dakika rahatsız etmeden bırakın. Kalan sıvıyı tüm kuyucuklardan tamamen çıkarmak için plakayı emici kağıda oturtun. Bu işlemi 3 kez tekrarlayın.
    4. Son yıkamadan sonra, kalan yıkama tamponunu aspire edin veya boşaltın. Plakayı ters çevirerek ve emici kağıda sürerek yıkama solüsyonunun tamamen çıkarıldığından emin olun.
    5. Her bir oyuğa 100 μL Algılama reaktifi B çalışma solüsyonu ekleyin ve plakayı plaka kapatıcı ile kapladıktan sonra 37 ° C'de 30 dakika inkübe edin.
    6. Aspirasyon/yıkama adımlarını toplam 5 dakika boyunca tekrarlayın.
    7. Her bir oyuğa 90 μL substrat çözeltisi ekleyin ve plakayı yeni bir plaka kapatıcı ile örtün. Işıktan koruyarak 37 ° C'de 10-20 dakika inkübe edin (30 dakikayı geçmeyin). Substrat çözeltisini ekledikten sonra sıvı maviye dönecektir.
    8. Reaksiyonu sonlandırmak için her oyuğa 50 μL'lik bir durdurma çözeltisi ekleyin. Durdurma solüsyonunun eklenmesi sıvıyı sarıya çevirecektir. Sıvıyı karıştırmak için plakayı yan tarafına hafifçe vurun. Renk değişimi tutarsızsa, iyice karıştırmayı sağlamak için plakaya hafifçe vurun.
    9. Plakanın altındaki suyun ve parmak izinin tamamen çıkarıldığından ve sıvı yüzeyinde kabarcık oluşmadığından emin olun. Ardından, plakayı hemen 450 nm'de bir mikroplaka okuyucuda okuyun.
  5. Sonuçları hesaplayın.
    1. Her standart, kontrol ve numune için yinelenen okumaların ortalamasını belirleyin. Y ekseninde Aβ 1-42 konsantrasyonu ve x ekseninde absorbans günlüğü ile standart bir eğri çizin.
    2. Regresyon analizi ile belirlenebilen noktalar arasında en uygun eğriyi çizin.
    3. Seyreltilmiş numuneler kullanılmışsa, standart eğriden elde edilen konsantrasyonu seyreltme faktörü ile çarpın.
      NOT: ELISA için bu çalışmada Aβ 1-42 tayini için bir kit kullanılmıştır.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

İlk adımda, çalışma, uyanık yetişkin (2-3 aylık, 26-29 g) erkek BALB/c farelerinde floresan Aβ'nın beyinden dcLN'lere lenfatik olarak uzaklaştırılmasının uyarılması için etkili ışık dozunun (1050 nm LED) oluşturulmasına odaklanmıştır. Işık dozları 10 J/cm2, 20 J/cm2 ve 30 J/cm2 olarak rastgele seçildi ve tPBM'nin farklı boyaların ve kırmızı kan hücrelerinin beyinden uzaklaştırılması üzerindeki etkileri üzerine yaptığımız önceki çalışmalara dayanarak 7,8,9,10,11,12. Şekil 8A-E'de sunulan konfokal görüntüleme sonuçları, tPBM'nin floresan Aβ'nın beyinden dcLN'lere lenfatik olarak uzaklaştırılması üzerindeki dozla ilişkili etkilerini açıkça göstermektedir. 30 J / cm2 ışık dozunun, dcLN'lerde Aβ'den gelen bir floresan sinyalinin daha yüksek yoğunluğu nedeniyle 10 J /cm2 ve 20 J / cm2 ışık dozlarına kıyasla en etkili olduğu belirlendi.

İkinci aşamada, farklı ışık dalga boyları (880 nm, 1050 nm, 1300 nm) ve modlarda (devam eden ve darbe rejimlerinde 1050 nm) aynı dozda (30 J/cm2) taşınabilir fotoğraf platformları kullanılarak erişkin (2-3 aylık, 26-29 g) uyanık BALB/c erkek farelerin beyninden floresan Aβ'nın lenfatik eliminasyonu için en etkili dalga boylarının bulunması amaçlanmıştır. Şekil 9A-E, test edilen gruplardaki dcLN'lerin konfokal görüntüleme sonuçlarını göstermektedir. Bulgular, test edilen diğer dalga boylarına (880 nm ve 1300 nm) kıyasla darbe modunda 1050 nm ışık dalga boyunun ve sürekli rejimde 1050 nm dalga boyunun, floresan Aβ'nın beyinden dcLN'lere önemli ölçüde daha yüksek uzaklaştırılmasına neden olduğunu ortaya koydu.

Son adımda, nabız modunda 1050 nm'lik bir LED'in, NREM ve uyanıklığın EEG kontrolü altında 10 günlük tPBM seyrinden önce ve sonra yaşlı farelerin beynindeki çözünür Aβ seviyesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. İmmünoassay analizi, beyindeki çözünür Aβ içeriğinin, yaşlı erkek BALB/c farelerinde (16-18 aylık, 30-33 g) yetişkin erkek BALB/c farelerine (2-3 aylık, 26-29 g) kıyasla önemli ölçüde daha yüksek olduğunu ortaya koydu. Derin uyku sırasında 10 günlük tPBM seyri, ancak uyanıkken değil, yaşlı farelerin beyinlerindeki çözünür Aβ seviyesini, yetişkin farelerin beyinlerindeki çözünür Aβ seviyesine etkili bir şekilde düşürdü (Şekil 10).

figure-results-1
Şekil 1: Donanım montaj işlemi. (A) 3D baskılı çerçeve, (B) LED, (C) LED baskılı devre kartı, (D) mıknatıslar, (E) metalik rondela. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: LED kontrol devresi. R1 - akım regülasyon direnci, R2 - MOSFET kapısı için aşağı çekme direnci, Q1 - n-kanal MOSFET. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: Vaka 3D görünümü. (A) 3D baskılı kapak plakası, (B) 3D baskılı düğmeler, (C) Arduino için LCD tuş takımı kalkanı, (D) Arduino, (E) 3D baskılı kutu, (F) LED konektörü, (G) Kanal MOSFET. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4
Şekil 4: Yazılım. (A) Seç düğmesi, (B) Sol düğme, (C) Yukarı/Aşağı düğmesi, (D) Sağ düğme, (E) Seçim göstergesi, (F) PWM görev döngüsü seçim alanı, (G) ÇALIŞTIR/KAPALI alanı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-5
Şekil 5: Bir EEG kayıt sisteminin implantasyonu. (A) Kafatası hazırlığı; (B) Vidaların implantasyonu; (C) Vidaların diş akrilik ile sabitlenmesi; (D) EEG kayıt sensörünün sabitlenmesi; (E) EMG elektrotlarının orbicularis oculi kasının arkasına implantasyonu ve sabitlenmesi; (F) Sensörün gümüş kaplama girintisine lehimlenmiş elektrotlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-6
Şekil 6: Kafatasının oksipital kemiği üzerine PBM için bir plakanın sabitlenmesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-7
Şekil 7: Kronik bir kateterin sağ lateral ventriküle implantasyonu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-8
Şekil 8: Farklı LED 1050 nm dozlarının floresan Aβ'nın beyinden dcLN'lere lenfatik olarak uzaklaştırılması üzerindeki etkileri. (AD) (A) kontrol grubundan ve (B) 10 J / cm 2, (C) 20 J / cm2 ve (D) 30 J / cm2 olan PBM grubundan dcLN'lerin temsili görüntüleri; (E) Test edilen gruplardan dcLN'lerde floresan Aβ birikiminin kantitatif analizi (n = 8, Duncan post hoc testi ile tek yönlü ANOVA, **p < 0.01, *p < 0.05). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-9
Şekil 9: Farklı LED dalga boylarının floresan Aβ'nın beyinden dcLN'lere lenfatik olarak uzaklaştırılması üzerindeki etkileri. (AD) 1050 nm (ImpMode_1050, A), 880 nm (ImpMode_880, B), 1300 nm (ImpMode_1300, C) ve sürekli mod 1050 nm (ContMode_1050 nm, D) ile PBM grubundan dcLN'lerin temsili görüntüleri; (E) Test edilen gruplardan dcLN'lerde floresan Aβ birikiminin kantitatif analizi (n = 8, Duncan post hoc testi ile tek yönlü ANOVA, **p < 0.01). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-10
Şekil 10: Yetişkin ve yaşlı farelerin fare beyinlerinde NREM ve uyanık durum sırasında çözünür Aβ (pg/mL) seviyesi üzerindeki PBM etkileri (impuls modunda LED 1050 nm, 30 J/cm2). Duncan post hoc testi ile tek yönlü bir ANOVA, **p < 0.01, *p < 0.05. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Ek Kodlama Dosyası 1: lcd1key.ino Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MLV'ler, özellikle MLV fonksiyonu azalan yaşlı deneklerde, beynin drenajının modülasyonu ve beyindeki hücresel kalıntıların ve atıkların uzaklaştırılması için yenilikçi teknolojilerin geliştirilmesi için önemli bir hedeftir 1,22. Homeostatik bir durumda, derin uyku, beyin dokusu temizliğinin doğal aktivasyonu ile ilişkilidir13,14. Bu nedenle, derin uyku sırasında MLV'lerin uyarılmasının uyanıklık sırasındakinden daha etkili olmasını beklemek açıktır15,16. Yaşlı erkek farelerin beyninden çözünür Aβ'nın lenfatik olarak uzaklaştırılmasının uyarılması için uykunun EEG kontrolü altında yeni non-invaziv ve taşınabilir tPBM teknolojisi burada sunulmaktadır.

Fotoğraf platformunun küçük boyutu (7 mm x 11 mm) ve hafifliği (1 g), doğal motor aktivitelerini koruyarak farelerin kafalarına sıkıca ve güvenli bir şekilde monte edilmesini sağlar. Bu aynı zamanda tPBM sırasında anestezi kullanma ihtiyacını da ortadan kaldırır. Derin uyku sırasında tPBM, uyku aşamalarının EEG kontrolü için herhangi bir ticari cihaz kullanılarak gerçekleştirilebilir. Böylece teknolojimiz, hayvanlar için en doğal koşulları koruyarak çalışmanın bir ev kafesinde yapılmasına izin verir.

İlk adımda, uyanık yetişkin (2-3 aylık) farelerde floresan Aβ'nın beyinden dcLN'lere lenfatik olarak uzaklaştırılması üzerindeki etkili foto-etki dozunun incelenmesi için 1050 nm'lik bir LED dalga boyu rastgele seçildi. Bu dalga boyunun seçimi, MLV'lerin 1267 nm lazer 8,10,27,28,29,30,31,32,33,34 ile etkili bir şekilde stimülasyonuna ilişkin önceki verilerle ilgilidir. Bu dalga boyu, MLV'lerin 8,28,34'ünün PBM'sinin altında yatan mekanizmalardan biri olan beyin dokusunda ve meninkslerinde küçük miktarlarda singlet oksijenin doğrudan üretimini destekler. Bununla birlikte, hem 1267 nm lazerin hem de LED 1050 nm'nin biyolojik etkileri, singlet oksijen uyarımının35 üretilmesi ile ilgilidir. Gerçekten de, 1267 nm ± 20 nm lazer ve 1065 nm ± 15 nm LED'in bantları, bir oksijen molekülünün temel durumundan singlet oksijenin oluşumu ile ilgilidir. 1267 nm'lik bir lazer bandı, bir oksijen molekülünü doğrudan ilk uyarılmış singlet durumuna pompalarken, 1065 nm'lik bir LED bandı, çok hızlı bozunan ve çevreye ısı salan ek titreşim enerjisine karşılık gelir. Ayrıca, 1065 nm dalga boyunda su emme, 1267 nm dalga boyundan on kat daha azdır, bu da onu biyolojik araştırmalar için daha uygun hale getirir35. Ayrıca, 1050 nm'lik bir LED piyasada ticari olarak mevcuttur ve nadir ve pahalı 1267 nm lazere kıyasla çok daha ucuzdur. Bu çalışmada kullanılan 1050 nm LED'in emisyon bandının 40 nm genişliğinde olduğunu ve tekli bir oksijen bandı ile yalnızca kısmen örtüştüğünü unutmayın. Bununla birlikte, tPBM'nin 1050 nm LED (30 J / cm2) kullanarak floresan Aβ'nın beyinden dcLN'lere lenfatik olarak uzaklaştırılması üzerindeki önemli etkisini gösterdik. 30 J / cm2 ışık dozunun, dcLN'lerde Aβ'den gelen bir floresan sinyalinin daha yüksek yoğunluğuna bağlı olarak 10 J /cm2 ve 20 J / cm2 ışık dozlarına kıyasla en etkili olduğu belirlendi. Bu nedenle, 1050 nm'lik bir LED, tPBM tekniğinin insanlara uygulanması için çok yararlı olabilir, bu da PBM36,37 için lazerler yerine LED'leri kullanma yönündeki yaygın eğilimle tutarlıdır.

İkinci adımda, araştırma, yetişkin uyanık farelerin beyninden floresan Aβ'nın lenfatik eliminasyonu için hangi ışık dalga boylarının en etkili olduğu sorusuna cevap vermeyi amaçladı. Çalışmanın bu adımı, aynı dozda (30 J/cm2) farklı ışık dalga boylarına (880 nm, 1050 nm, 1300 nm) ve modlara (sürekli ve darbe rejimlerinde 1050 nm) sahip taşınabilir bir fotoğraf platformu kullanılarak gerçekleştirildi. Bu dalga boyları, potansiyel olarak klinik olarak anlamlı olabilecek tPBM (880 nm) ve yeni pahalı LED'ler (1300 nm) için klinik uygulamada yaygın kullanım nedeniyle seçilmiştir. Ek olarak, bir ışık kaynağı olarak sadece 1050 nm LED için darbeli ve sürekli modlar karşılaştırıldı. Bu veriler, diğer dalga boylarına kıyasla darbe modunda yalnızca 1050 nm'lik bir LED'in ve sürekli modda 1050 nm'nin, Aβ'nın beyinden dcLN'lere önemli bir lenfatik olarak çıkarılmasına neden olduğunu açıkça göstermektedir. Bu sonuçlar, biyolojik etkileri etkili bir şekilde elde etmek için darbeli bir PBM kullanmanın avantajını da gösteren diğer araştırmacıların bulgularıyla tutarlıdır 38,39,40.

Son adımda, etkili dalga boyu, doz ve mod seçildiğinde, nabız modunda 1050 nm'lik bir LED'in, NREM ve uyanıklığın EEG kontrolü altında 10 günlük tPBM seyrinden önce ve sonra yaşlı farelerin beynindeki çözünür Aβ seviyesi üzerindeki etkilerinin incelenmesi gerçekleştirildi. İmmünoassay analizi, beyindeki çözünür Aβ içeriğinin yaşlı farelerde (16-18 aylık) yetişkin farelere (2-3 aylık) kıyasla önemli ölçüde daha yüksek olduğunu ortaya koydu. Derin uyku sırasında 10 günlük tPBM seyrinin, ancak uyanıklık sırasında değil, yaşlı farelerin beyinlerindeki çözünür Aβ seviyesini, yetişkin farelerin beyinlerindeki çözünür Aβ seviyesine etkili bir şekilde düşürdüğünü belirtmek ilginçtir. Yaşla birlikte sağlıklı farelerin ve sıçanların beyin dokusundaki Aβ içeriğinde bir artış da diğer çalışmalardakaydedilmiştir 25,26, bu da MLV fonksiyonlarında yaşa bağlı bir azalma ile ilişkili olabilir ve bu da beyin dokusunun bu toksik proteinden etkisiz bir şekilde temizlenmesine yol açabilir 1,22. Uyuyan farelerde çözünür Aβ'nın beyin dokusundan uzaklaştırılmasının uyanık olanlara kıyasla daha etkili tPBM'si, uyku sırasında beyin dokusu drenajının doğal aktivasyonu ile açıklanabilir. MLV morfolojisi yaşla birlikte önemli ölçüde değişir ve yaşlı beyinden metabolitlerin lenfatik olarak uzaklaştırılmasınaneden olur 22. Bununla birlikte, uyku sırasında tPBM, çözünür Aβ'nın yaşlanan farelerin beyin dokusundan lenfatik olarak uzaklaştırılmasını yetişkin hayvanların seviyesine geri getirmeye yardımcı olur.

Işık enerjisinin kafatasından geçerken saçılması göz önüne alındığında, tPBM beyin dokularına derinlemesine nüfuz etmeden sadece MLV'ler üzerindeki etkilerini sınırlar. Bununla birlikte, lenfatik damarların henüz doğrudan insan ve hayvanların beyin dokularında bulunmamasına rağmen, serebral lenfatik sistemin varlığına işaret eden artan kanıtlar ortaya çıkmaktadır 41,42,43,44. Bu, toksinlerin (kan ve Aβ) beynin derin yapılarından (ventriküler sistem, hipokampus) MLV'lere ve daha sonra çevreye (dcLN'ler) uzaklaştırıldığını gösteren sonuçları açıklar5,7. Bir yüzyıl boyunca, beynin drenajı ile periferik lenfatik sistem arasında yakın bir bağlantı olduğunu gösteren bilgi birikmiştir45. Merkezi sinir sisteminde genel olarak tanınan bir lenfatik ağın yokluğunda bile, makromoleküllerin beynin derin kısımlarından çevreye lenfatik olarak çıkarıldığını gösteren gerçekler vardır 1,2,3,4,5,6,7 Bu aynı zamanda sadece MLV'lere etki eden tPBM'nin beyinden kan ve Aβ temizlenmesini neden uyardığını da açıklar 5, 7.

Özetle, bu çalışma, farklı optik kaynakların terapötik etkinliğini karşılaştırma yeteneği ile yaşlı farelerin beyninden çözünür Aβ örneğini kullanarak toksinlerin uzaklaştırılmasını foto-uyarmak için tasarlanmış uykunun EEG kontrolü altında taşınabilir bir tPBM teknolojisi sunmaktadır. Teknoloji, farelerin doğal motor aktivitesini koruyarak, anestezi olmadan bir ev kafesinin doğal durumunda kullanılabilir. Bu veriler, MLV fonksiyonlarında ve beynin drenaj süreçlerinde yaşa bağlı değişiklikleri düzeltmek ve beyin dokularının metabolitlerden ve toksinlerden etkili bir şekilde temizlenmesi için non-invaziv ve klinik olarak umut verici foto teknolojilerin geliştirilmesi için yeni umutlar açmaktadır. Beynin drenajının fotostimülasyonu ve toksinlerin beyinden lenfatik olarak uzaklaştırılması için önerilen teknoloji, kafatasından geçerken ışık enerjisinin saçılması nedeniyle MLV'ler üzerinde sınırlı etkilere sahiptir. Bu nedenle, teknoloji, MLV disfonksiyonu ile ilişkili beyin hastalıklarını tedavi etmek için yeni yöntemler geliştirmek için kullanılabilir. MLV'ler üzerindeki en belirgin uyarıcı foto etkiler, EEG kontrolü altında PBM kullanımını gerektiren derin (NREM) uykuda gözlenir. Bu, derin uykunun başlangıcının ve ışığa maruz kalmanın sağlanmasının eşzamanlı kontrolü için belirli zorluklar (teknik, programlama) yaratır.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu araştırma, Rusya Bilim Vakfı'ndan (No. 23-75-30001) bir hibe ile desteklenmiştir.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
% 0.1 Tween20Helicon,  RusyaSB-G2009-100ML
KateterScientific Commodities Inc., ABDPE-10, 0,28 mm İç Çap ve süreler; 0,61 mm Dış Çap
CO2 odasıBağlayıcı, AlmanyaCB-S 170
Konfokal mikroskopNikon, JaponyaA1R MP
Dental akrilikZermack, Polonya-RusyaVillacryl S, V130V4Z05
DrillForedom, RusyaSR W-0016
Dumont forsepsStoelting, ABD52100-07
Evans Mavi boyaSigma-Aldrich, St. Louis, MO, ABD206334
HamiltonHamilton Bonaduz AG, İsviçre29 G iğne
IbuprofenSintez OJSC, RusyaN/A  Analjezik ilaç
İnsülin iğnesiINSUPEN, İtalya31 G, 0.25 mm x 6 mm
Levomekol antibakteriyel merhemNizhpharmD06C Günde 1 kez 40 mg / g dozunda harici kullanım için
Mikro forsepsStoelting, ABD52102-02P
MikrosantrifüjGyrozen, Güney KoreGZ-1312
MikroenjektörÇalma, ABD53311
Keskin olmayan cımbızçalma, ABD52108-83P
PINNACLE sistemiPinnacle Technology, ABD8400-K3-SLFarelerin EEG (2 kanal) ve EMG (1 kanal) kaydı için sistem
Tıraş makinesiBraunSerisi 3310s
Tek ve çok kanallı pipetlerEppendorf, AvusturyaEpp 3120 000.020, Epp 3122 000.019
Sodyum klorürKraspharma, RusyaN/A
Stereotaksik çerçeveÇalma, ABD51500
Düz diseksiyon makasıÇalma, ABD52132-10P
TetrasiklinJSC Tatkhimfarmpreparaty, RusyaN/AGöz merhemi
CımbızStoelting, ABD52100-03
Ultrasonik hücre bozucuBiobase, ÇinUSD-500
Yara ekartörüStoelting, ABD52125
XylanitNita-Farm, RusyaN/AKas gevşetici
Zoletil 100Virbac Sante Animale, FransaN/AGenel anestezi
Lehimleme istasyonu AOYUE, Çin N/A

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Da Mesquita, S., et al. Functional aspects of meningeal lymphatics in ageing and Alzheimer's disease. Nature. 560 (7717), 185-191 (2018).
  2. Chen, J., et al. Meningeal lymphatics clear erythrocytes that arise from subarachnoid hemorrhage. Nat Commun. 11, 3159(2020).
  3. Zou, W., et al. Blocking meningeal lymphatic drainage aggravates Parkinson's disease-like pathology in mice overexpressing mutated α-synuclein. Transl Neurodegener. 8, 7(2019).
  4. Hu, X., et al. Meningeal lymphatic vessels regulate brain tumor drainage and immunity. Cell Res. 30 (3), 229-243 (2020).
  5. Dong-Yu, L., et al. Photostimulation of brain lymphatics in male newborn and adult rodents for therapy of intraventricular hemorrhage. Nat Comm. 14 (1), 6104(2023).
  6. Bolte, A., et al. Meningeal lymphatic dysfunction exacerbates traumatic brain injury pathogenesis. Nat Commun. 11 (1), 4524(2020).
  7. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Mechanisms of phototherapy of Alzheimer's disease during sleep and wakefulness: the role of the meningeal lymphatics. Front Optoelectron. 16, 22(2023).
  8. Dongyu, L., et al. Photostimulation of lymphatic clearance of β- amyloid from mouse brain: new strategy for the therapy of Alzheimer's disease. Front Optoelectron. 16, 45(2023).
  9. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Mechanisms of phototherapy of Alzheimer's disease during sleep and wakefulness: the role of the meningeal lymphatics. Front Optoelectron. 16, 22(2023).
  10. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Intranasal delivery of liposomes to glioblastoma by photostimulation of the lymphatic system. Pharmaceutics. 15 (1), 36(2023).
  11. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Night photostimulation of clearance of beta-amyloid from mouse brain: New strategies in preventing Alzheimer's disease. Cells. 10 (12), 3289(2021).
  12. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Technology of the photobiostimulation of the brain's drainage system during sleep for improvement of learning and memory in male mice. Biomed Opt Express. 15 (1), 44-58 (2024).
  13. Fultz, N., et al. Coupled electrophysiological, hemodynamic, and cerebrospinal fluid oscillations in human sleep. Science. 366 (6465), 628-631 (2019).
  14. Xie, L., et al. Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science. 342 (6156), 373-377 (2013).
  15. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Phototherapy of Alzheimer's disease: Photostimulation of brain lymphatics during sleep: A systematic review. Int J Mol Sci. 24 (13), 10946(2023).
  16. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Brain waste removal system and sleep: Photobiomodulation as an innovative strategy for night therapy of brain diseases. Int J Mol Sci. 24 (4), 3221(2023).
  17. Hablitz, L. M., et al. Increased glymphatic influx is correlated with high EEG delta power and low heart rate in mice under anesthesia. Sci Adv. 5 (2), 5447(2019).
  18. Fukumoto, H., et al. Primary cultures of neuronal and non-neuronal rat brain cells secrete similar proportions of amyloid beta peptides ending at A beta40 and A beta42. Neuroreport. 10 (14), 2965-2969 (1999).
  19. Moghekar, A., et al. Large quantities of Abeta peptide are constitutively released during amyloid precursor protein metabolism in vivo and in vitro. J Biol Chem. 286 (16), 15989-15997 (2011).
  20. Wells, C., Brennan, S., Keon, M., Ooi, L. The role of amyloid oligomers in neurodegenerative pathologies. Int J Biol Macromol. 181, 582-604 (2021).
  21. Savage, M., et al. Turnover of amyloid beta-protein in mouse brain and acute reduction of its level by phorbol ester. J Neurosci. 18 (5), 1743-1752 (1998).
  22. Ahn, J., et al. Meningeal lymphatic vessels at the skull base drain cerebrospinal fluid. Nature. 572 (7767), 62-66 (2019).
  23. Stevens, D., et al. Regional amyloid correlates of cognitive performance in ageing and mild cognitive impairment. Brain Commun. 4 (1), 016(2022).
  24. Ma, C., Hong, F., Yang, S. Amyloidosis in Alzheimer's disease: Pathogeny, etiology, and related therapeutic directions. Molecules. 27 (4), 1210(2022).
  25. Kobro-Flatmoen, A., Hormann, T., Gouras, G. Intracellular amyloid-β in the normal rat brain and human subjects and its relevance for Alzheimer's disease. J Alzheimers Dis. 95 (2), 719-733 (2023).
  26. Ahlemeyer, B., Halupczok, S., Rodenberg-Frank, E., Valerius, K., Baumgart-Vogt, E. Endogenous murine amyloid-β peptide assembles into aggregates in the aged C57BL/6J mouse suggesting these animals as a model to study pathogenesis of amyloid-β plaque formation. J Alzheimers Dis. 61 (4), 1425-1450 (2018).
  27. Zhinchenko, E., et al. Pilot study of transcranial photobiomodulation of lymphatic clearance of beta-amyloid from the mouse brain: Breakthrough strategies for nonpharmacologic therapy of Alzheimer's disease. Biomed Opt Express. 10 (8), 4003-4017 (2019).
  28. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Transcranial photobiomodulation of clearance of beta-amyloid from the mouse brain: Effects on the meningeal lymphatic drainage and blood oxygen saturation of the brain. Adv Exp Med Biol. 1269, 57-61 (2021).
  29. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Photobiomodulation of lymphatic drainage and clearance: Perspective strategy for augmentation of meningeal lymphatic functions. Biomed Opt Express. 11 (2), 725-734 (2020).
  30. Zhinchenko, E., et al. Photostimulation of extravasation of beta-amyloid through the model of blood-brain barrier. Electronics. 9 (6), 1056(2020).
  31. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Photostimulation of cerebral and peripheral lymphatic functions. Transl Biophotonics. 2 (1-2), e201900036(2020).
  32. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Photomodulation of lymphatic delivery of liposomes to the brain bypassing the blood-brain barrier: New perspectives for glioma therapy. Nanophotonics. 10 (12), 3215-3227 (2021).
  33. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Photomodulation of lymphatic delivery of Bevacizumab to the brain: The role of singlet oxygen. Adv Exp Med Biol. 1395, 53-57 (2022).
  34. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Transcranial photosensitizer-free laser treatment of glioblastoma in rat brain. Int J Mol Sci. 24 (18), 13696(2023).
  35. Blázquez-Castro, A. Direct 1O2 optical excitation: A tool for redox biology. Redox Biol. 13, 39-59 (2017).
  36. Spitler, R., Berns, M. Comparison of laser and diode sources for acceleration of in vitro wound healing by low-level light therapy. J Biomed Opt. 19 (3), 038001(2014).
  37. Sato, K., Watanabe, R., Hanaoka, H., Nakajima, T., Choyke, P., Kobayashi, H. Comparative effectiveness of light emitting diodes (LEDs) and Lasers in near infrared photoimmunotherapy. Oncotarget. 7 (12), 14324-14335 (2016).
  38. Keshri, G., Gupta, A., Yadav, A., Sharma, S., Singh, S. Photobiomodulation with pulsed and continuous wave near-infrared laser (810 nm, Al-Ga-As) augments dermal wound healing in immunosuppressed rats. PLoS One. 11 (11), e0166705(2016).
  39. Kim, H., et al. Pulse frequency dependency of photobiomodulation on the bioenergetic functions of human dental pulp stem cells. Sci Rep. 7 (1), 15927(2017).
  40. Chen, Z., et al. The pulse light mode enhances the effect of photobiomodulation on B16F10 melanoma cells through autophagy pathway. Lasers Med Sci. 38 (1), 71(2023).
  41. Mezey, E., et al. An immunohistochemical study of lymphatic elements in the human brain. Proc Natl Acad Sci U S A. 118 (3), e2002574118(2021).
  42. Chang, J., et al. Characteristic features of deep brain lymphatic vessels and their regulation by chronic stress. Research. 6, 0120(2023).
  43. Prineas, L. W. Multiple sclerosis: Presence of lymphatic capillaries and lymphoid tissue in the brain and spinal cord. Science. 203 (4385), 1123-1125 (1979).
  44. Semyachkina-Glushkovskaya, O., et al. Pilot identification of the Live-1/Prox-1 expressing lymphatic vessels and lymphatic elements in the unaffected and affected human brain. bioRxiv. , 458990(2021).
  45. Semyachkina-Glushkovskaya, O., Postnov, D., Kurths, J. Blood-brainbarrier, lymphatic clearance, and recovery: Ariadne's thread in labyrinths of hypotheses. Int J Mol Sci. 19 (12), 3818(2018).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Fotobiyomod lasyon TedavisiMeningeal Lenfatik DamarlarEEG Uyku zlemeBeyin DrenajAmiloid Beta Temizli iTranskranyal PBMKonfokal MikroskopiNREM Uyku Stim lasyonuFare Beyni ToksinleriNon nvaziv Beyin Tedavisi

İlgili makaleler