Un protocollo per la terapia di fotobiomodulazione Transcranial in topi
Summary
Terapia di fotobiomodulazione è un’innovativa modalità non invasiva per il trattamento di una vasta gamma di disturbi neurologici e psichiatrici e può anche migliorare la funzione cerebrale sano. Questo protocollo include una guida dettagliata all’esecuzione fotobiomodulazione cervello nei topi di transcranial luce consegna, che può essere adattato per l’uso in altri roditori di laboratorio.
Abstract
Fotobiomodulazione transcranial è un potenziale approccio terapeutico non invasivo innovativo per migliorare la bioenergetica cerebrale, funzione del cervello in una vasta gamma di disturbi neurologici e psichiatrici e potenziamento di memoria nel declino conoscitivo relativo all’età e malattie neurodegenerative. Descriviamo un protocollo di laboratorio per la terapia di fotobiomodulazione transcranial (PBMT) in topi. Topi BALB/c invecchiati (18 mesi) sono trattati con un 660 nm laser transcranially, una volta al giorno per 2 settimane. Trasmissione dati mostrano che circa l’1% della luce incidente rosso sul cuoio capelluto raggiunge una profondità di 1 mm dalla superficie corticale, penetrando l’ippocampo dorsale del laser. I risultati del trattamento sono valutati con due metodi: un Barnes labirinto test, che è una valutazione di attività ippocampo-dipendente apprendimento e memoria spaziale, e misura hippocampal livelli di ATP, che è usato come un indice di bioenergetica. I risultati dell’attività di Barnes mostrano un miglioramento della memoria spaziale in topi invecchiati laser-trattati rispetto ai controlli di pari età. Analisi biochimica dopo trattamento laser indica ha aumentato i livelli di ATP hippocampal. Postuliamo che il miglioramento delle prestazioni di memoria è potenzialmente a causa di un miglioramento nel metabolismo energetico hippocampal indotta dal trattamento laser rosso. Le osservazioni nei topi potrebbero essere esteso ad altri modelli animali poiché questo protocollo potrebbe potenzialmente essere adattato ad altre specie frequentemente utilizzato in neuroscienze traslazionali, come coniglio, gatto, cane o scimmia. Fotobiomodulazione transcranial è una modalità sicura e conveniente che può essere un promettente approccio terapeutico nel danno conoscitivo relativo all’età.
Introduction
PBMT, o terapia della luce laser a basso livello (LLLT), è un termine generale che si riferisce ai metodi terapeutici basati sulla stimolazione dei tessuti biologici di energia luminosa da laser o diodi emettitori di luce (LED). Quasi tutti i PBMT trattamenti sono applicati con rosso alla luce vicino-infrarosso (NIR) alle lunghezze d’onda da 600 a 1100 nm, una potenza di uscita che vanno da 1 a 500 mW e una fluenza che vanno da 20 J/cm2 (Vedi Chung et al.1).
Transcranial PBMT è un metodo di consegna luce non invadente che è condotto da irradiazione della testa usando una fonte di luce esterna (laser o LED)2. Per le applicazioni degli animali, questo metodo include il contatto o senza contatto posizionamento della sonda laser o LED sulla testa dell’animale. A seconda dell’area terapeutica di interesse, una sonda luce posizionabile sia sopra l’intera testa (per coprire tutte le aree del cervello) o su una parte specifica della testa, come la regione prefrontale, frontale o parietale. La trasmissione parziale della luce rossa/NIR attraverso il cuoio capelluto, il cranio e il mater di dura può raggiungere il livello della superficie corticale e fornire una quantità di fotoni di energia sufficiente a produrre benefici terapeutici. Successivamente, la fluenza luce trasportata a livello corticale sarebbe essere propagata nella materia grigia e bianca del cervello fino a raggiungere le strutture più profonde del cervello3.
Luce nelle bande spettrali al red da’ regione (600-680 nm) e primi NIR regione (800-870 nm) corrisponde allo spettro di assorbimento di citocromo c ossidasi, l’enzima terminale della catena respiratoria mitocondriale4. È supposto che PBMT nello spettro rosso/NIR provoca la fotolisi dell’ossido nitrico (NO) dal citocromo c ossidasi, un conseguente aumento nel trasporto mitocondriale dell’elettrone e, in definitiva, aumentato ATP generazione5. Per quanto riguarda le applicazioni di un neurone, i potenziali benefici di neurostimulatory di cervello PBMT mediante irradiazione transcranial metodi sono stati segnalati in una varietà di studi preclinici, tra cui modelli del roditore di cervello traumatica (TBI) la ferita6, con il colpo acuto7, morbo di Alzheimer (annuncio)8, morbo di Parkinson (PD)9, depressione10e invecchiamento11.
Invecchiamento del cervello è considerata una condizione neuropsicologica che lede alcune funzioni cognitive, come apprendimento e memoria12. I mitocondri sono gli organelli primari responsabili per la produzione di ATP e bioenergetica neuronale. La disfunzione mitocondriale è conosciuta per essere associato con i deficit relativi all’età nelle aree del cervello che sono legati alla memoria di navigazione spaziale, come l’ ippocampo13. Perché il trattamento craniale con rosso/NIR luce soprattutto atti di modulazione della bioenergetica mitocondriale, dosaggio sufficiente di luce trasportata all’ippocampo può provocare il miglioramento della memoria spaziale i risultati14.
L’obiettivo del protocollo attuale è quello di illustrare la procedura PBMT di transcranial in topi, facendo uso di bassi livelli di luce rossa. Vengono descritte le misure di trasmissione della luce di laser richiesto attraverso i tessuti testa dei topi invecchiati. Inoltre, labirinto di Barnes, come un apprendimento spaziale ippocampo-dipendente e compito di memoria e i livelli di ATP hippocampal, come un indice di bioenergetica, sono utilizzati per una valutazione dell’impatto di trattamento negli animali.
Protocol
Representative Results
Discussion
Descriviamo un protocollo per lo svolgimento di una procedura PBMT di transcranial in topi. Questo protocollo è specificamente rivolto ai laboratori di neuroscienze che eseguono fotobiomodulazione ricerca incentrata su roditori. Tuttavia, questo protocollo può essere adattato ad altri animali di laboratorio che vengono spesso utilizzati nel campo della neuroscienza, come coniglio, gatto, cane o scimmia.
Attualmente, non esiste un crescente interesse nello studio transcranial PBMT con laser r…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato da una sovvenzione dalla Tabriz University of Medical Sciences (concessione n. 61019) S.S.-e. e una sovvenzione di pubblicazione da LiteCure LLC, Newark, DE, USA per l.d.t. Gli autori vorrei ringraziare il dipartimento di immunologia ed Education Development Center (EDC) di Tabriz University of Medical Sciences per la loro assistenza gentile.
Materials
| Ketamine | Alfasan | #1608234-01 | |
| Xylazine | Alfasan | #1608238-01 | |
| Agarose | Sigma | #A4679 | |
| Superglue | Quickstar | ||
| Vibratome | Campden Instruments | #MA752-707 | |
| Optical glass | Sail Brand | #7102 | |
| Power meter | Thor labs | #PM100D | |
| Photodiode detector | Thor labs | #S121C | |
| Caliper | Pittsburgh | ||
| GaAlAs laser | Thor Photomedicine | ||
| Etho Vision | Noldus | ||
| Centrifuge | Froilabo | #SW14R | |
| Earmuffs | Blue Eagle | ||
| Digital camera | Visionlite | #VCS2-E742H | |
| Sterio amplifier | Sony | ||
| Ethanol | Hamonteb | #665.128321 | |
| Barnes maze | Costom-made | ||
| ATP assay kit | Sigma | #MAK190 | |
| Elisa reader | Awareness | #Stat Fax 2100 |
References
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