Um rato do modelo de fadiga Central usando um modificado método de plataforma múltipla
概要
Aqui, apresentamos um protocolo para apresentar um modelo do rato de fadiga central usando o modificado método de plataforma múltipla (MMPM).
Abstract
Neste artigo, apresentamos um modelo do rato de fadiga central usando o modificado método de plataforma múltipla (MMPM). A caixa de plataforma múltipla foi concebida como um tanque de água com plataformas estreitas na parte inferior. Os ratos do modelo foram colocados no tanque e ficou nas plataformas para 14 h (18:00-08:00) por dia por 21 dias consecutivos, com um grupo de controle em branco para contraste. No final da modelagem, ratos no grupo modelo mostraram uma aparência cansada óbvia. Para avaliar o modelo, realizamos vários testes comportamentais, incluindo o campo aberto (OFT), teste da elevada além de labirinto (EPM) e o teste de natação exaustiva (ES). Os resultados mostraram que essa ansiedade, comprometimento da cognição espacial, desempenho pobre do músculo e recusada atividade voluntária apresentado em ratos modelo confirmam o diagnóstico da fadiga central. Alterações de neurotransmissores a central também verificado o resultado. Em conclusão, o modelo simulado com êxito a fadiga central, e estudos futuros com o modelo podem ajudar a revelar o mecanismo patológico da doença.
Introduction
A fadiga é um dos principais fatores que ameaçam a saúde humana1. Nas últimas décadas, várias pesquisas provaram que fadiga é acionada por perifericamente mas centralmente orientada e sempre acompanhado com distúrbios emocionais e cognitivos. Fisiologista italiano Mosso r. proposto pela primeira vez a palavra fadiga Central2. Geralmente é definida como a actividade voluntária limitada e comprometimento da cognição devido à disfunção da transmissão do impulso no sistema nervoso central (SNC)3. Comparado com fadiga muscular periférica, fadiga central enfatiza alterações no SNC, bem como as consequentes perturbações emocionais/comportamentais, incluindo depressão, ansiedade, deficiência de cognição e perda de memória. Um estudo mostra que muitos fatores podem induzir a fadiga central, entre os quais excessiva atividade física e estresse mental, são imprescindíveis4. Quanto a patogênese, teorias como o triptofano-Quinurenina via hipótese5 explicar alterações em determinadas vias; no entanto, estudos mais aprofundados ainda são necessários para revelar as correlações central-periférico da fadiga central.
Como o mecanismo subjacente de fadiga central ainda não está claro, um modelo animal eficaz é muito importante para futuras pesquisas. Os modelos existentes de fadiga são principalmente induzidos por exercício excessivo, como escadas rolantes6 e natação peso carregado7, com pouca preocupação sobre fatores mentais. Para melhor simular o desenvolvimento da fadiga central, nosso grupo desenvolveu um modelo do rato com o MMPM. Durante o processo de modelagem, ratos permanecem em pé nas plataformas estreitas na caixa múltipla plataforma por longas horas, incluindo a parte do tempo de sono. Diferente dos modelos de exercício excessivo, o modelo MMPM usa a privação do sono parcial como um fator mental tendo em consideração a complexa patogênese da fadiga central.
Para avaliação do modelo, usamos os OFT e EPM testes para determinar o clima de ansiedade e voluntariado. O teste de ES é realizado para medir o desempenho muscular periférica. Além disso, tomamos o cérebro do rato e detectar a dopamina (DA) / conteúdo de serotonina (5-HT) em ambos os hypothalamuses para observar as diferenças de neurotransmissor central.
O protocolo apresentado abaixo destina-se à fadiga central de modelo induzida pela atividade física repetida e falta de sono, imitando uma condição comum na vida humana. No entanto, ao ajustar a duração do modelo, pode ser usada em muitos outros campos, como em estudos de observação e estresse do sono. No futuro, pesquisa, esperamos que este modelo vai ajudar a descobrir mais mudanças do CNS e sua conexão com o sistema periférico, para revelar o mecanismo de patogênese da fadiga central.
Protocol
Representative Results
Discussion
O MMPM é projetado originalmente por privação de sono9. Ratos são lançados em um tanque de água com plataformas fixadas na parte inferior. Impulsionado pelo medo instintivo de água, ratos permanecem em pé nas plataformas e ocorre sem dormir. O estudo mostra que diferentes horas de privação de sono levam a várias alterações no comportamento do rato e humor, incluindo reconhecimento de imparidade10jp11e fadiga central. Alguns pesquisadores…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pela Fundação de ciência Natural de Beijing (No.7162124) e Xin-ao Fundação para a Universidade de Beijing de medicina chinesa.
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. |
参考文献
- Ishii, A., Tanaka, M., Yamano, E., Watanabe, Y. The neural substrates of physical fatigue sensation to evaluate ourselves: a magnetoencephalography study. 神経科学. 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. 神経科学. 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).
