Modelo de una rata de la fatiga Central mediante la método de plataforma múltiple
Summary
Aquí, presentamos un protocolo para introducir un modelo de rata de la fatiga central mediante la modificación del método de plataforma múltiples (MMPM).
Abstract
En este artículo, presentamos un modelo de rata de la fatiga central mediante la modificación del método de plataforma múltiples (MMPM). La caja de plataforma múltiple fue diseñada como un tanque de agua con plataformas estrechas en la parte inferior. Las ratas del modelo se pone en el tanque y estaba paradas en las plataformas de 14 h (18:00-8:00) por día por 21 días consecutivos, con un grupo de control en blanco para el contraste. Al final del modelado, ratas en el grupo modelo mostraron un evidente aspecto fatigado. Para evaluar el modelo, realizamos varias pruebas de comportamiento, incluyendo el campo de prueba (OFT), el elevado además de laberinto (EPM) y la prueba de natación exhaustivo (ES). Los resultados mostraron ansiedad, deterioro de la cognición espacial, rendimiento muscular pobre y disminuyó actividad voluntaria presentada en ratas modelo confirman el diagnóstico de la fatiga central. Cambios de los neurotransmisores centrales también verifica el resultado. En conclusión, el modelo simulado con éxito la fatiga central y estudio con el modelo puede ayudar a revelar el mecanismo patológico de la enfermedad.
Introduction
La fatiga es uno de los principales factores que amenazan la salud humana1. En las últimas décadas, diversas investigaciones han demostrado que la fatiga es periférico activa pero impulsado por el centro y siempre acompañado con trastornos emocionales y cognitivos. Fisiólogo italiano Mosso A. propuso por primera vez la palabra fatiga Central2. Se define generalmente como una actividad voluntaria limitada y deterioro de la cognición debido a la disfunción de la transmisión del impulso en el sistema nervioso central (SNC)3. En comparación con fatiga muscular periférica, fatiga central hace hincapié en cambios en el SNC, así como los consiguientes disturbios emocionales/del comportamiento, incluyendo depresión, ansiedad, deterioro de la cognición y pérdida de la memoria. Un estudio demuestra que muchos factores pueden inducir fatiga central, entre los cuales la actividad física excesiva y estrés mental son absolutamente indispensable4. En cuanto a la patogenia, teorías como la quinurenina triptófano vía hipótesis5 explican los cambios en ciertas vías; sin embargo, estudios más en profundidad se requiere revelar las correlaciones central periférico de la fatiga central.
Como el mecanismo subyacente de la fatiga central es todavía confuso, un modelo animal eficaz es muy importante para futuras investigaciones. Los modelos existentes de la fatiga en su mayoría son inducidos por ejercicio excesivo, como cintas de correr6 y cargado de peso natación7, con poco interés en factores mentales. Para mejor simular el desarrollo de la fatiga central, nuestro grupo desarrolló un modelo de rata con el MMPM. Durante el proceso de modelado, las ratas permanecen de pie en las plataformas estrechas en la caja de plataforma múltiple durante largas horas, incluyendo parte del tiempo para dormir. A diferencia de los modelos de ejercicio excesivo, el modelo MMPM utiliza la privación parcial de sueño como un factor mental en la consideración de la compleja patogénesis de la fatiga central.
Para la evaluación del modelo, utilizamos las pruebas OFT y EPM para determinar el estado de ánimo de ansiedad y actividad voluntaria. Se realiza la prueba ES para medir el rendimiento del músculo periférico. Además, tomamos el cerebro de la rata y detectar la dopamina (DA) / contenido de la serotonina (5-HT) en ambos hypothalamuses para observar las diferencias de neurotransmisor central.
El protocolo que se presenta a continuación está diseñado para fatiga central modelo inducido por actividad física repetida y falta de sueño, imitando una condición común en la vida humana. Sin embargo, ajustando la duración del modelo, puede utilizarse en muchos otros campos, como en estudios de observación y de la tensión del sueño. En el futuro investigación, esperamos que este modelo ayudará a descubrir más cambios en la CNS y su conexión con el sistema periférico, para revelar el mecanismo de patogénesis de la fatiga central.
Protocol
Representative Results
Discussion
El MMPM se diseña originalmente para la privación de sueño9. Las ratas se lanzan en un tanque de agua con plataformas fijadas en la parte inferior. Impulsado por el miedo instintivo del agua, las ratas siguen de pie en las plataformas y no sueño ocurre. El estudio muestra que diferentes horas de privación del sueño conducen a varios cambios en el comportamiento de la rata y estado de ánimo, incluyendo reconocimiento deterioro10emociones negativas11<…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Ciencias naturales de Beijing (No.7162124) y Xin-ao Foundation for Beijing Universidad de Medicina China.
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. |
References
- Ishii, A., Tanaka, M., Yamano, E., Watanabe, Y. The neural substrates of physical fatigue sensation to evaluate ourselves: a magnetoencephalography study. Neurosciences. 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. Neurosciences. 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).
