Un ratto di modello di affaticamento centrale utilizzando una versione modificata più piattaforma metodo
概要
Qui, presentiamo un protocollo per introdurre un modello del ratto di affaticamento centrale utilizzando la modifica metodo di piattaforma multiplo (MMPM).
Abstract
In questo articolo, abbiamo introdotto un modello del ratto di affaticamento centrale utilizzando la modifica metodo di piattaforma multiplo (MMPM). La casella più piattaforma è stata progettata come un serbatoio di acqua con piattaforme strette sul fondo. I ratti di modello sono state inserire nel serbatoio e levato in piedi sulle piattaforme per 14 h (18:00-08:00) al giorno per 21 giorni consecutivi, con un gruppo di controllo vuoto impostato per contrasto. Alla fine della modellazione, ratti nel gruppo modello hanno mostrato un’evidente aspetto affaticato. Per valutare il modello, abbiamo effettuato numerosi test comportamentali, tra cui il campo aperto test (OFT), l’elevato plus prova del labirinto (EPM) e la prova di nuoto esaustivo (ES). I risultati hanno mostrato quell’ansia, compromissione della cognizione spaziale, performance muscolare povero e rifiutato attività volontaria presentata nei ratti di modello confermano la diagnosi di affaticamento centrale. Modifiche dei neurotrasmettitori centrali inoltre verificato il risultato. In conclusione, il modello simulato con successo centrale fatica, e lo studio futuro con il modello può aiutare a rivelare il meccanismo patologico della malattia.
Introduction
La fatica è uno dei fattori principali che minacciano la salute umana1. Negli ultimi decenni, varie ricerche hanno dimostrato che la stanchezza è marginalmente-triggered ma centrale-driven e sempre accompagnato con disturbi emotivi e cognitivi. Fisiologo italiano r. Mosso inizialmente proposto la parola fatica centrale2. È generalmente definito come attività volontaria limitata e cognizione danno dovuto disfunzione della trasmissione degli impulsi nel sistema nervoso centrale (SNC)3. Confrontato con affaticamento muscolare periferico, affaticamento centrale sottolinea cambiamenti nel SNC, nonché il conseguenti disturbi emozionali/comportamentistici, tra cui depressione, ansia, cognizione danno e perdita di memoria. Uno studio mostra che molti fattori possono indurre fatica centrale, tra cui un’eccessiva attività fisica e lo stress mentale sono abbastanza indispensabile4. Per quanto riguarda la patogenesi, le teorie come il triptofano-kynurenine pathway ipotesi5 spiegano i cambiamenti in determinate vie; Tuttavia, studi più approfonditi sono comunque tenuti a rivelare le correlazioni di centrale-periferico di affaticamento centrale.
Poiché il meccanismo di fondo di affaticamento centrale è ancora chiaro, un modello animale efficace è molto importante per ulteriori ricerche. I modelli esistenti di affaticamento sono per lo più indotta da esercizio fisico eccessivo, come tapis roulant6 e nuoto peso caricato7, con poca preoccupazione su fattori mentali. Per meglio simulare lo sviluppo di affaticamento centrale, il nostro gruppo ha sviluppato un modello del ratto con la MMPM. Durante il processo di modellazione, ratti rimangono in piedi sulle piattaforme strette nella casella piattaforma Multiple per lunghe ore, tra cui parte del tempo di sonno. Diverso dai modelli di esercizio fisico eccessivo, il modello MMPM utilizza privazione parziale di sonno come un fattore mentale in considerazione la patogenesi complessa di affaticamento centrale.
Per la valutazione del modello, usiamo i test OFT ed EPM per determinare ansia umore e attività di volontariato. Il test di ES viene eseguito per misurare le prestazioni dei muscoli periferici. Inoltre, prendiamo del cervello del ratto e rilevare la dopamina (DA) / contenuto di serotonina (5-HT) in entrambi hypothalamuses per osservare le differenze di neurotrasmettitore centrale.
Il protocollo presentato di seguito è progettato per affaticamento centrale modello indotto da ripetute attività fisica e la mancanza di sonno, che imita una condizione comune nella vita umana. Tuttavia, regolando la durata del modello, può essere utilizzato in molti altri campi, come negli studi di osservazione e lo stress di sonno. In futuro ricerca, speriamo che questo modello vi aiuterà a scoprire altre CNS cambiamenti e la loro connessione con il sistema periferico, per rivelare il meccanismo di patogenesi di affaticamento centrale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il MMPM è originariamente progettato per privazione di sonno9. Ratti sono lanciati in un serbatoio d’acqua con piattaforme fissate sul fondo. Spinti dalla paura istintiva di acqua, ratti rimangono in piedi sulle piattaforme e si verifica senza dormire. Lo studio dimostra che diverse ore di privazione di sonno conducono ai vari cambiamenti nel comportamento del ratto e dell’umore, tra cui riconoscimento danno10, emozioni negative11e fatica centrale. …
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato da Natural Science Foundation di Pechino (No.7162124) e Xin-ao Foundation per Pechino all’Università di medicina cinese.
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).
