概要

Akupunkturbehandlung in einem Mausmodell der chronischen Hypoxie-induzierten kognitiven Dysfunktion

Published: December 08, 2023
doi:

概要

Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Durchführung einer milden Anästhesie- und Akupunkturbehandlung an einem chronischen Hypoxie-Mausmodell und die Durchführung von Verhaltenstests zur Beurteilung der kognitiven Veränderungen nach der Behandlung.

Abstract

Die Behandlung von zentralnervösen Erkrankungen hat den medizinischen Bereich immer wieder vor große Herausforderungen gestellt. Akupunktur, eine nicht-pharmakologische Praxis, die in der traditionellen chinesischen Medizin verwurzelt ist, beinhaltet das Einführen feiner Nadeln in präzise Punkte des Körpers und wird häufig zur Behandlung verschiedener Erkrankungen eingesetzt. In jüngster Zeit hat sich die Akupunktur als vielversprechende therapeutische Intervention für eine Reihe von neurologischen Erkrankungen herausgestellt, darunter Angstzustände und Atemwegserkrankungen. Das Potenzial der Akupunktur bei der Behandlung von kognitiven Dysfunktionen, die durch chronische Hypoxie induziert werden, wurde jedoch noch nicht erforscht. In diesem Artikel wird ein umfassendes Protokoll für die Etablierung eines Mausmodells für chronische Hypoxie-induzierte kognitive Beeinträchtigungen, die Verabreichung einer milden Anästhesie, die Durchführung einer Akupunkturbehandlung und die Bewertung von Verhaltensänderungen und Gedächtnisfähigkeiten mithilfe von Freilandtests und Wasserlabyrinthen vorgestellt. Das Schritt-für-Schritt-Protokoll enthält detaillierte Anweisungen zur genauen Lokalisierung und Positionierung von Akupunkturpunkten und Nadeln zur kognitiven Verbesserung. Durch die Anwendung dieses Protokolls können Forscher systematische Studien durchführen, um das therapeutische Potenzial der Akupunktur bei kognitiver Dysfunktion gründlich zu bewerten.

Introduction

Die Weltbevölkerung steht derzeit vor einem kritischen Alterungsproblem, das zu einem raschen Anstieg der Prävalenz kognitiver Störungen führt. Die weltweite Inzidenz kognitiver Beeinträchtigungen liegt bei etwa 53,97 pro 1000 Personenjahre1. Chronische zerebrale Hypoxie, die durch vaskuläre Funktionsstörungen oder Durchblutungs-/Atemwegserkrankungen verursacht wird, bleibt einer der Hauptrisikofaktoren für altersbedingte Demenz2. Frühere Studien haben gezeigt, dass zerebrale Hypoxie die Amyloid-β-Ablagerung durch Modifikation der BACE1-Expression erhöhen kann3. Darüber hinaus wurde Hypoxie mit Gliazelldysregulation und Neuroinflammation in Verbindung gebracht 4,5. Trotz des wachsenden Ausmaßes dieses Problems fehlen derzeit wirksame westliche Medikamente zur Verhinderung eines chronischen Hypoxie-induzierten kognitiven Verfalls. Die nicht-pharmakologische traditionelle chinesische Medizin, insbesondere die Akupunktur, wird seit Tausenden von Jahren zur Behandlung kognitiver Störungen eingesetzt und hat vielversprechende Ergebnisse bei der Linderung neurodegenerativer Erkrankungen gezeigt 6,7. Die Baihui-, Shenting- und Zusanli-Akupunkturpunkte sind wirksame Punkte zur Behandlung kognitiver Dysfunktion 8,9. Klinische Studien haben gezeigt, dass die Elektroakupunkturtherapie die Montreal Cognitive Assessment (MoCA) und die Mini-Mental State Examination (MMSE) bei Patienten mit vaskulärer kognitiver Beeinträchtigung signifikant verbessert und die kognitive Dysfunktion wirksam verbessert8. Obwohl Studien darauf hindeuten, dass Akupunktur die Gedächtnisfähigkeit von Ratten mit arterieller Ligatur signifikant verbessern kann – ein akutes zerebrales Hypoxie-Modell10, ein akutes zerebrales Hypoxie-Modell, gibt es keinen Bericht über die Auswirkungen der Akupunktur in einem Nagetiermodell mit chronischen Hypoxie-induzierten kognitiven Störungen. Die mangelnde Erforschung des Mechanismus hat seine klinische Anwendung erheblich behindert.

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass Ratten, die über einen Zeitraum von 8 Wochen einer hypoxischen Umgebung ausgesetzt werden, den oxidativen Stress und die Entzündung im Gehirn signifikant erhöhen können, was zu einem Rückgang der Gedächtnisfunktion führt11. Die vorliegende Studie zielt darauf ab, den Einfluss der Akupunktur auf Nagetiermodelle zu untersuchen, um unser Verständnis zu verbessern. Es ist jedoch erwähnenswert, dass während der Akupunkturbehandlung bei Nagetieren typischerweise eine Anästhesie erforderlich ist, da es bei wiederholter Stimulation zu Unruhe kommen kann. Eine längere Anästhesie kann die kognitive Funktion bei Mäusen erheblich beeinträchtigen, da die meisten Anästhetika die neuronale Aktivität unterdrücken und die Informationsverarbeitung behindern können, was zu Verhaltensdefiziten führt12. Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Verabreichung von 2,5 % Sevofluran über eine Dauer von 6 Stunden das räumliche Gedächtnis, die Lernfähigkeit und die Aufmerksamkeit bei Mäusen erheblich beeinträchtigen kann13. Darüber hinaus deuten Hinweise darauf hin, dass hohe Anästhesiedosen bei Mäusen zum neuronalen Tod oder zu Nervenschäden führen können14. Daher ist es unerlässlich, einen geeigneten Ansatz zu finden, um die Gesamtmenge der verwendeten Anästhesie zu minimieren. In dieser Studie stellen wir eine wirksame Akupunkturmethode zur Behandlung von Mäusen mit kognitiven Beeinträchtigungen vor, zusammen mit Verhaltenstests zur Beurteilung ihrer Gedächtnisfähigkeiten. Wichtig ist, dass wir eine modifizierte Anästhesietechnik vor der Behandlung vorstellen, die die Gesamtdosis der während des Experiments verabreichten Anästhesie effektiv reduzieren kann.

Protocol

Die Tierversuche wurden mit Genehmigung des Komitees für Tierversuche und Ethik des Hebei Yiling Medical Research Institute (Genehmigungsnummer: N2022148) durchgeführt. Männliche C57BL/6J-Mäuse mit einem Gewicht von 18-22 g (siehe Materialtabelle) wurden im neuen Arzneimittelbewertungszentrum des Hebei Yiling Medical Research Institute untergebracht. Sie wurden mit normalem Futter und sauberem Wasser versorgt und täglich 12 Stunden künstlichem Licht ausgesetzt. Die Räume hielten einen kontrolliert…

Representative Results

Charakterisierung von Mausbewegungstrajektorien im FreilandexperimentDie Trajektorienkarte zeigt, dass Mäuse in der normalen Gruppe eine tiefe Neigung zur Erkundung in unbekannten Umgebungen zeigen. Ihre Aktivitätstrajektorien konzentrieren sich hauptsächlich auf die Ecken und decken das gesamte offene Feld ab (linkes Feld). Im Gegensatz dazu zeigt die Langzeit-Hypoxie-Modellgruppe von Mäusen einen deutlich verminderten Wunsch, neue Umgebungen zu erkunden. Sie verweilen überwiegend in den Ecken,…

Discussion

Bei der Akupunktur, einer nicht-pharmakologischen medizinischen Praxis, die vor über 2.000 Jahren in China ihren Ursprung hat, werden dünne Nadeln in bestimmte Punkte des Körpers eingeführt, die als Akupunkturpunkte bekannt sind. Es wird angenommen, dass diese Punkte durch Kanäle oder Meridiane verbunden sind, durch die die Lebensenergie des Körpers oder “Qi” fließt24. Durch die Stimulierung dieser Punkte zielt die Akupunktur darauf ab, das Gleichgewicht und die Harmonie des Körpers wieder…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde vom S & T Program of Hebei (NO.E2020100001 und NO.22372502D), dem High-level S & T Innovation and Entrepreneurship Talent Project von Shijiazhuang (No. 07202203) unterstützt.

Materials

10% paraformaldehyde solution Bioroyee (Beijing) Biotechnology Co., Ltd RL3234
ANY-maze Science  SA201 Video tracking system
C75BL/6J mice BEIJING HFK BIOSCIENCE CO.,LTD No.110322220103041767 Gender: Male,  Weight: 18–22 g
Electroacupuncture device Great Wall KWD-808 I
Hwato acupuncture  needle Suzhou Medical Appliance Factory 2655519 
Isoflurane RWD Life Science Co.,Ltd R510-22
NanoZoomer Digital Pathology Hamamatsu Photonics K. K C9600-01
Small animal anesthesia machine RWD YL-LE-A106

参考文献

  1. Pais, R., Ruano, L., Carvalho, O. P., Barros, H. Global cognitive impairment prevalence and incidence in community dwelling older adults- A systemic review. Geriatrics. 5 (4), 84 (2020).
  2. Tian, Z., Ji, X., Liu, J. Neuroinflammation in vascular cognitive impairment and dementia: Current evidence, advances, and prospects. International Journal of Molecular Sciences. 23 (11), 6224 (2022).
  3. Yuan, Y., et al. Activation of ERK-Drp1 signaling promotes hypoxia-induced Aβ accumulation by upregulating mitochondrial fission and BACE1 activity. FEBS open bio. 11 (10), 2740-2755 (2021).
  4. Zhu, X., et al. NLRP3 deficiency protects against hypobaric hypoxia induced neuroinflammation and cognitive dysfunction. Ecotoxicology and Environmental Safety. 255, 114828 (2023).
  5. Li, B., Dasgupta, C., Huang, L., Meng, X., Zhang, L. MiRNA-210 induces microglial activation and regulates microglia-mediated neuroinflammation in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy. Cellular & Molecular Immunology. 17 (9), 976-991 (2020).
  6. Cai, M., Lee, J. H., Yang, E. J. Electro-acupuncture attenuates cognition impairment via anti-neuroinflammation in an Alzheimer’s disease animal model. Journal of Neuroinflammation. 16 (1), 264 (2019).
  7. Xie, L., et al. Electro-acupuncture improves M2 microglia polarization and glia anti-inflammation of hippocampus in Alzheimer’s disease. Frontiers in Neuroscience. 15, 689629 (2021).
  8. Huang, L., et al. Effects of acupuncture on vascular cognitive impairment with no dementia: A randomized controlled trial. Journal of Alzheimer’s Disease: JAD. 81 (4), 1391-1401 (2021).
  9. Xi, L., Fang, F., Yuan, H., Wang, D. Transcutaneous electrical acupoint stimulation for postoperative cognitive dysfunction in geriatric patients with gastrointestinal tumor: a randomized controlled trial. Trials. 22 (1), 563 (2021).
  10. Du, S. Q., et al. Acupuncture inhibits TXNIP-associated oxidative stress and inflammation to attenuate cognitive impairment in vascular dementia rats. CNS Neuroscience & Therapeutics. 24 (1), 39-46 (2018).
  11. Zhang, C. E., et al. Hypoxia-induced tau phosphorylation and memory deficit in rats. Neuro-Degenerative Diseases. 14 (3), 107-116 (2014).
  12. Liang, X., Zhang, R. Effects of minocycline on cognitive impairment, hippocampal inflammatory response, and hippocampal Alzheimer’s related proteins in aged rats after propofol anesthesia. Disease Markers. 2022, 4709019 (2022).
  13. Lee, J. R., et al. Effect of dexmedetomidine on sevoflurane-induced neurodegeneration in neonatal rats. British Journal of Anaesthesia. 126 (5), 1009-1021 (2021).
  14. Matsumoto, Y., Fujino, Y., Furue, H. Anesthesia and surgery induce a functional decrease in excitatory synaptic transmission in prefrontal cortex neurons, and intraoperative administration of dexmedetomidine does not elicit the synaptic dysfunction. Biochemical and Biophysical Research Communications. 572, 27-34 (2021).
  15. Kraeuter, A. K., Guest, P. C., Sarnyai, Z. The open field test for measuring locomotor activity and anxiety-like behavior. Methods in Molecular Biology. 1916, 99-103 (2019).
  16. Bromley-Brits, K., Deng, Y., Song, W. Morris water maze test for learning and memory deficits in Alzheimer’s disease model mice. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (53), e2920 (2011).
  17. Lin, W., et al. TNEA therapy promotes the autophagic degradation of NLRP3 inflammasome in a transgenic mouse model of Alzheimer’s disease via TFEB/TFE3 activation. Journal of Neuroinflammation. 20 (1), 21 (2023).
  18. Liu, S., et al. A neuroanatomical basis for electro-acupuncture to drive the vagal-adrenal axis. Nature. 598 (7882), 641-645 (2021).
  19. Jang, J. H., et al. Acupuncture inhibits neuroinflammation and gut microbial dysbiosis in a mouse model of Parkinson’s disease. Brain, Behavior, and Immunity. 89, 641-655 (2020).
  20. Dong, W., et al. Electro-acupuncture improves synaptic function in SAMP8 mice probably via inhibition of the AMPK/eEF2K/eEF2 signaling pathway. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine: eCAM. 2019, 8260815 (2019).
  21. Han, Y. G., et al. Electro-acupuncture prevents cognitive impairment induced by lipopolysaccharide via inhibition of oxidative stress and neuroinflammation. Neuroscience Letters. 683, 190-195 (2018).
  22. Zhang, Q., et al. Electro-acupuncture pre-treatment ameliorates anesthesia and surgery-induced cognitive dysfunction via inhibiting mitochondrial injury and neuroapoptosis in aged rats. Neurochemical Research. 47 (6), 1751-1764 (2022).
  23. Zheng, X., et al. Electro-acupuncture ameliorates beta-amyloid pathology and cognitive impairment in Alzheimer disease via a novel mechanism involving activation of TFEB (transcription factor EB). Autophagy. 17 (11), 3833-3847 (2021).
  24. Zhou, W., Benharash, P. Effects and mechanisms of acupuncture based on the principle of meridians. Journal of Acupuncture and Meridian Studies. 7 (4), 190-193 (2014).
  25. Sun, Y., et al. Efficacy of Acupuncture For Chronic Prostatitis/Chronic Pelvic Pain Syndrome : A Randomized Trial. Annals of Internal Medicine. 174 (10), 1357-1366 (2021).
  26. Jung, J., et al. Lipidomics reveals that acupuncture modulates the lipid metabolism and inflammatory interaction in a mouse model of depression. Brain, Behavior, and Immunity. 94, 424-436 (2021).
  27. Yang, N. N., et al. Electro-acupuncture ameliorates intestinal inflammation by activating α7nAChR-mediated JAK2/STAT3 signaling pathway in postoperative ileus. Theranostics. 11 (9), 4078-4089 (2021).
  28. Shetty, G. B., Shetty, B., Mooventhan, A. Efficacy of acupuncture in the management of primary dysmenorrhea: A randomized controlled trial. Journal of Acupuncture and Meridian Studies. 11 (4), 153-158 (2018).
  29. Nurwati, I., Purwanto, B., Mudigdo, A., Saputra, K., Prasetyo, D. H., Muthmainah, M. Improvement in inflammation and airway remodelling after acupuncture at BL13 and ST36 in a mouse model of chronic asthma. Acupuncture in Medicine. 37 (4), 228-236 (2019).
  30. Li, P., et al. Acupuncture can play an antidepressant role by regulating the intestinal microbes and neurotransmitters in a rat model of depression. Medical Science Monitor. 27, 929027 (2021).
  31. Ding, N., Jiang, J., Xu, A., Tang, Y., Li, Z. Manual acupuncture regulates behavior and cerebral blood flow in the SAMP8 mouse model of Alzheimer’s disease. Frontiers in Neuroscience. 13, 37 (2019).
  32. Yang, J. W., Wang, X. R., Ma, S. M., Yang, N. N., Li, Q. Q., Liu, C. Z. Acupuncture attenuates cognitive impairment, oxidative stress and NF-κB activation in cerebral multi-infarct rats. Acupuncture in Medicine. 37 (5), 283-291 (2019).
  33. Li, X., et al. Traditional Chinese acupoint massage, acupuncture, and moxibustion for people with diabetic gastroparesis: A systematic review and meta-analysis. 医学. 101 (48), 32058 (2022).
  34. Yang, X. Y., et al. Effect of combined acupuncture-medicine anesthesia in thyroid nodule ablation and its effect on serum β-endorphin. Acupuncture Research. 45 (12), 1006-1009 (2020).
  35. Uchida, C., et al. Effects of Acupuncture Sensations on Transient Heart Rate Reduction and Autonomic Nervous System Function During Acupuncture Stimulation. Medical Acupuncture. 31 (3), 176-184 (2019).
  36. Liang, C., Wang, K. Y., Gong, M. R., Li, Q., Yu, Z., Xu, B. Electro-acupuncture at ST37 and ST25 induce different effects on colonic motility via the enteric nervous system by affecting excitatory and inhibitory neurons. Neurogastroenterology and Motility. 30 (7), 13318 (2018).
  37. Michelson, N. J., Kozai, T. Isoflurane and ketamine differentially influence spontaneous and evoked laminar electrophysiology in mouse V1. Journal of Neurophysiology. 120 (5), 2232-2245 (2018).
  38. Yu, X., Zhang, F., Shi, J. Sevoflurane anesthesia impairs metabotropic glutamate receptor-dependent long-term depression and cognitive functions in senile mice. Geriatrics & Gerontology International. 19 (4), 357-362 (2019).
  39. Jeong, J. H., et al. Investigation of combined treatment of acupuncture and neurofeedback for improving cognitive function in mild neurocognitive disorder: A randomized, assessor-blind, pilot study. 医学. 100 (37), 27218 (2021).
  40. Lin, Y. K., Liao, H. Y., Watson, K., Yeh, T. P., Chen, I. H. Acupressure improves cognition and quality of life among older adults with cognitive disorders in long-term care settings: A clustered randomized controlled trial. Journal of the American Medical Directors Association. 24 (4), 548-554 (2023).
  41. Wu, W. Z., et al. Effect of Tongdu Tiaoshen acupuncture on serum GABA and CORT levels in patients with chronic insomnia. Chinese Acupuncture & Moxibustion. 41 (7), 721-724 (2021).
  42. Zhuo, P. Y., et al. Efficacy and safety of acupuncture combined with rehabilitation training for poststroke cognitive impairment: A systematic review and meta-analysis. Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases. 32 (9), 107231 (2023).
  43. Li, R. Y., Huang, R. J., Yu, Q. Comparison of different physical therapies combined with acupuncture for poststroke cognitive impairment: A network meta-analysis. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine: eCAM. 2021, 1101101 (2021).

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記事を引用
Wan, F., Guo, Z., Wang, M., Hou, Y., Wang, L., Li, W., Kang, N., Zhu, P., Li, M. Acupuncture Treatment in a Mouse Model of Chronic Hypoxia-Induced Cognitive Dysfunction. J. Vis. Exp. (202), e65784, doi:10.3791/65784 (2023).

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