Eine Ratte Modell der zentralen Ermüdung mit einem modifizierten mehrere Plattform-Methode
Summary
Hier präsentieren wir ein Protokoll, um einem Rattenmodell der zentralen Ermüdung unter Verwendung der modifizierten vorstellen mehrere Plattform Methode (MMPM).
Abstract
In diesem Artikel vorgestellt wir einem Rattenmodell der zentralen Ermüdung unter Verwendung der modifizierten mehrere Plattform Methode (MMPM). Feld mehrere Plattform wurde als ein Wassertank mit engen Plattformen auf der Unterseite entworfen. Die Modell-Ratten wurden in den Tank setzen und Stand auf den Plattformen für 14 h (18:00-08:00) pro Tag für 21 Tage, mit einer leeren Kontrollgruppe für Kontrast gesetzt. Am Ende der Modellierung zeigten Ratten in der Modellgruppe ein offensichtlich müde aussehen. Um das Modell zu beurteilen, haben wir mehrere Verhaltens Tests durchgeführt, einschließlich das Freiland testen (OFT), die erhöhte plus Labyrinth (EPM)-Test und die erschöpfende Schwimmtest (ES). Die Ergebnisse zeigten, dass Angst, raumkognition Beeinträchtigung, Armen Muskelleistung und abgelehnte Freiwilligentätigkeit im Modell Ratten präsentiert die Diagnose der zentralen Ermüdung zu bestätigen. Änderungen der zentralen Neurotransmitter überprüft auch das Ergebnis. Abschließend das Modell erfolgreich simuliert zentrale Ermüdung und Zukunftsstudie mit dem Modell kann helfen, den Pathomechanismus der Krankheit zeigen.
Introduction
Müdigkeit ist einer der wichtigsten Faktoren, die die menschliche Gesundheit1bedrohen. In den vergangenen Jahrzehnten haben verschiedene Untersuchungen bewiesen, dass die Ermüdung peripher ausgelöst, sondern zentral gesteuert und immer begleitet mit emotionaler und kognitiver Störungen ist. Italienischer Physiologe A. Mosso schlug zuerst das Wort zentrale Ermüdung2. Es wird allgemein als begrenzte ehrenamtliche Tätigkeit und Kognition Beeinträchtigung durch Dysfunktion des Impuls-Übertragung in das zentrale Nervensystem (ZNS)3definiert. Verglichen mit peripheren Muskelermüdung, betont die zentrale Ermüdung Veränderungen im ZNS, als auch die daraus resultierende emotionale/Verhaltensstörungen, einschließlich Depression, Angst, Beeinträchtigung der Kognition und Gedächtnisverlust. Eine Studie zeigt, dass viele Faktoren zentrale Müdigkeit hervorrufen können, unter denen übermäßige körperliche Aktivität und psychischen Stress ganz unverzichtbar4sind. Für die Pathogenese erklären Theorien wie die Tryptophan-Kynurenin Weg Hypothese5 Änderungen in bestimmte Bahnen; Weitere vertiefende Studien sind jedoch immer noch erforderlich, die zentral-periphere Zusammenhänge der zentralen Ermüdung zu offenbaren.
Da der zugrunde liegende Mechanismus der zentralen Ermüdung noch unklar ist, ist ein effektives Tiermodell sehr wichtig für die weitere Forschung. Die vorhandene Müdigkeit-Modelle sind meist durch übermäßige Bewegung, wie Laufbänder6 und Gewicht Beladen Schwimmen7, mit wenig Sorge auf psychische Faktoren induziert. Um die Entwicklung der zentralen Ermüdung besser zu simulieren, hat unsere Gruppe einem Rattenmodell mit der MMPM entwickelt. Während des Modellierungsprozesses bleiben Ratten für lange Stunden, einschließlich eines Teils der Schlafzeit auf den schmalen Plattformen im Feld mehrere Plattform stehen. Anders als übermäßige Bewegung Modelle, verwendet das MMPM Modell partiellen Schlafentzug als ein geistiger Faktor unter Berücksichtigung der komplexen Pathogenese der zentralen Ermüdung.
Für Modellevaluierung verwenden wir die Tests OFT und EPM, um Angst Stimmung und ehrenamtliche Tätigkeit zu bestimmen. Der ES-Test wird durchgeführt, um die peripheren Muskelleistung messen. Darüber hinaus wir nehmen die Ratte Gehirn und Dopamin (DA) zu erkennen / Serotonin (5-HT) Inhalt in beiden Hypothalamuses, die zentrale Neurotransmitter Unterschiede zu beobachten.
Die unten dargestellte Protokoll soll Modell zentrale Ermüdung induziert durch wiederholte körperliche Aktivität und Mangel an Schlaf, imitiert eine häufige Erkrankung im menschlichen Leben. Jedoch kann durch Anpassung der Modell-Dauer, es in vielen anderen Bereichen, wie im Schlaf Beobachtung und Stress-Studien verwendet werden. In Zukunft Forschung, hoffen wir, dass dieses Modell mehr CNS Änderungen und deren Verbindung mit dem peripheren System hilft, um den Mechanismus der Pathogenese der zentralen Ermüdung zu offenbaren zu entdecken.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die MMPM ist ursprünglich für Schlaf Entzug9. Ratten sind in einen Wassertank mit Plattformen auf der Unterseite fest ins Leben gerufen. Angetrieben durch die instinktive Angst vor dem Wasser, Ratten auf den Plattformen stehen bleiben und keinen Schlaf auftritt. Die Studie zeigt, dass verschiedene Stunden Schlafentzug zu verschiedenen Veränderungen der Ratte Verhalten und Stimmung, einschließlich Anerkennung Beeinträchtigung10, negative Emotionen11</s…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von Natural Science Foundation of Beijing (No.7162124) und Xin-Ao-Stiftung für die Peking-Universität der chinesischen Medizin unterstützt.
Materials
| 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. |
Referencias
- Ishii, A., Tanaka, M., Yamano, E., Watanabe, Y. The neural substrates of physical fatigue sensation to evaluate ourselves: a magnetoencephalography study. Neurociencias. 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, k. Y., 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. Neurociencias. 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).
