دراسة تأثير الملوثات البيئية المستنشقة على وظيفة حاسة الشم في الفئران
Summary
تقدم هذه الورقة وصفا مفصلا لاختبار الطعام المدفون وتجربة تمييز الرائحة الاجتماعية لتقييم آثار التعرض للملوثات البيئية المستنشقة على وظيفة الشم في الفئران.
Abstract
ضعف حاسة الشم هو مشكلة صحية عامة كبيرة ويتنبأ بشكل مستقل بخطر الإصابة بالأمراض التنكسية العصبية. قد يؤدي التعرض للملوثات البيئية المستنشقة إلى إضعاف حاسة الشم ؛ وبالتالي، هناك حاجة ملحة إلى أساليب لتقييم آثار التعرض للملوثات البيئية المستنشقة على حاسة الشم. الفئران هي نماذج مثالية للتجارب الشمية بسبب نظامها الشمي المتطور للغاية وخصائصها السلوكية. لتقييم آثار التعرض للملوثات البيئية المستنشقة على وظيفة حاسة الشم في الفئران ، يتم توفير اختبار مفصل للأغذية المدفونة وتجربة تمييز الرائحة الاجتماعية ، بما في ذلك إعداد التجربة ، واختيار وبناء المرافق التجريبية ، وعملية الاختبار ، ومؤشرات الوقت. وفي الوقت نفسه ، تتم مناقشة معدات ضبط الوقت والتفاصيل التشغيلية والبيئة التجريبية لضمان نجاح الفحص. تستخدم كبريتات الزنك كعلاج لإثبات جدوى النهج التجريبي. يوفر البروتوكول عملية تشغيلية بسيطة وواضحة لتقييم آثار الملوثات البيئية المستنشقة على وظيفة حاسة الشم في الفئران.
Introduction
برز ضعف حاسة الشم كمصدر قلق جدير بالملاحظة للصحة العامة ويرتبط بشكل مستقل بزيادة خطر الإصابة بالأمراض التنكسية العصبية. يمكن أن تؤثر هذه الحالة سلبا على الرفاه العام ، وتساهم في تطور أعراض الاكتئاب ، وتؤدي إلى انخفاض نوعية الحياة. لوحظ تأثيره بشكل بارز في التصور المتغير للطعام ، وإعاقة التواصل الاجتماعي ، والمشاعر السلبية المتزايدة1. تم اعتبار عوامل مختلفة ، بما في ذلك مرض الجيوب الأنفية ، وعدوى الجهاز التنفسي العلوي ، وإصابات الدماغ الرضحية ، من المساهمين في ضعف حاسة الشم لدى البشر2. والجدير بالذكر أن الملوثات البيئية القابلة للاستنشاق مثل PM2.5 ، والتي تقدر بتراوحها من 2٪ إلى 16٪ ، تدخل الجسم من خلال الهواء المستوحى ، وتجتاز تجويف الأنف ، وتصل إلى مناطق محددة مخصصة لحاسة الشم حيث يتم ترسبها3،4،5،6،7. تشير النتائج الحديثة إلى أن الملوثات البيئية القابلة للاستنشاق ، بما في ذلك PM2.5 والأمونيا ، يمكن أن تضر بالفعل بالخلايا العصبية الحسيةالشمية 8،9،10. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من التحقق للتأكد مما إذا كان هذا الضرر يؤدي مباشرة إلى خلل في حاسة الشم. ومن ثم، فإن التقييم الدقيق لآثار الملوثات البيئية القابلة للاستنشاق على وظيفة حاسة الشم له أهمية خاصة.
حاليا ، تستخدم العديد من مختبرات الأبحاث الفئران كنموذج فقاري بديل للتجارب السلوكية التي تهدف إلى فهم التغيرات في وظيفة حاسة الشم11،12،13،14. تم اختيار الفئران كنظام نموذجي مفضل للتحقيق في الاتصالات الكيميائية للفقاريات ، ويظهر حساسية شمية ملحوظة حاسمة للبحث عن الطعام والتواصل الاجتماعي15. علاوة على ذلك ، فإن مجموعة الأدوات المتطورة باستمرار لمراقبة سلوك الفئران والتأثير عليه جعلت هذا النوع جذابا بشكل استثنائي للبحث في وظيفة حاسة الشم16.
في هذه الدراسة ، استخدمنا اختبار الطعام المدفون وتجربة تمييز الرائحة الاجتماعية لتقييم ضعف حاسة الشم في نموذج فأر معرض لملوثات بيئية قابلة للاستنشاق. لتعزيز دقة التقييم ، اخترنا الطريقة الأكثر تمثيلا لتقييم الوظيفة الشمية. قمنا بتحسين هذه الطريقة بشكل منهجي لضمان البساطة والوضوح ، مما يسمح لنا بقياس مدى الخلل الشمي الناجم عن الملوثات البيئية القابلة للاستنشاق بشكل فعال.
Protocol
Representative Results
Discussion
تقدم هذه المقالة بروتوكولين أساسيين مصممين للتقييم السريع لضعف حاسة الشم في الفئران. تؤدي الملوثات البيئية المتنوعة القابلة للاستنشاق إلى مستويات متميزة من الخلل الوظيفي الشمي في الفئران. يتم استخدام اختبار الطعام المدفون لتقييم القدرة على اكتشاف الروائح المتطايرة ، بينما تقوم تجربة ا?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل ماليا من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82204088 ، 82273669) ومؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة شاندونغ ، الصين (ZR2021QH209).
Materials
| 0.5-10 μL adjustable micropipette | Eppendorf, Germany | 3123000225 | Intranasal instillation |
| 0.9% saline solution | Solarbio | 7647-14-5 | Dissolve pollutants |
| Anhydrous zinc sulfate | Macklin | 7733-02-0 | Expose mice |
| Centrifuge tube (2 mL) | Biosharp Incorporated | BS-20-M | Place urine |
| Electronic balance | Changzhou Ohaus Co. | EX125DZH | Weight anesthetics and pollutants |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | 8.0.1 | statistic analysis |
| Handheld Dust detector | TSI Incorporated | DuatTrak  8532 |
Inhalation-exposed mice |
| Video recording equipment | Apple Inc. | iPhone 6s Plus | The activity time of mice was recorded |
| Vortex mixer | Haimen Kylin-Bell Lab Instruments Co. | Vortex-5 | Mix solution |
References
- Schäfer, L., Schriever, V. A., Croy, I. Human olfactory dysfunction: causes and consequences. Cell Tissue Res. 383 (1), 569-579 (2021).
- Keller, A., Malaspina, D. Hidden consequences of olfactory dysfunction: a patient report series. BMC Ear Nose Throat Disord. 13 (1), 8 (2013).
- Schroeter, J. D., et al. Application of physiological computational fluid dynamics models to predict interspecies nasal dosimetry of inhaled acrolein. Inhal Toxicol. 20 (3), 227-243 (2008).
- Schroeter, J. D., Garcia, G. J., Kimbell, J. S. A computational fluid dynamics approach to assess interhuman variability in hydrogen sulfide nasal dosimetry. Inhal Toxicol. 22 (4), 277-286 (2010).
- Keyhani, K., Scherer, P. W., Mozell, M. M. Numerical simulation of airflow in the human nasal cavity. J Biomech Eng. 117 (4), 429-441 (1995).
- Hahn, I., Scherer, P. W., Mozell, M. M. Velocity profiles measured for airflow through a large-scale model of the human nasal cavity. J Appl Physiol. 75 (5), 2273-2287 (1993).
- Zhang, Z., et al. Exposure to particulate matter air pollution and Anosmia. JAMA Netw Open. 4 (5), e2111606 (2021).
- Ekström, I. A., et al. Environmental air pollution and olfactory decline in aging. Environ Health Perspect. 130 (2), 27005 (2022).
- Adams, D. R., et al. Nitrogen dioxide pollution exposure is associated with olfactory dysfunction in older U.S. adults. Int Forum Allergy Rhinol. 6 (12), 1245-1252 (2016).
- Prah, J. D., Benignus, V. A. Decrements in olfactory sensitivity due to ozone exposure. Percept Mot Skills. 48 (1), 317-318 (1979).
- Shi, Z., et al. Chronic exposure to environmental pollutant ammonia causes damage to the olfactory system and behavioral abnormalities in mice. Environ Sci Technol. 57 (41), 15412-15421 (2023).
- Hernández-Soto, R., et al. Chronic intermittent hypoxia alters main olfactory bulb activity and olfaction. Exp Neurol. 340, 113653 (2021).
- Islam, S., et al. Odor preference and olfactory memory are impaired in Olfaxin-deficient mice. Brain Res. 1688, 81-90 (2018).
- Wang, H., et al. Inducible and conditional activation of ERK5 MAP kinase rescues mice from cadmium-induced olfactory memory deficits. Neurotoxicology. 81, 127-136 (2020).
- Chamero, P., Leinders-Zufall, T., Zufall, F. From genes to social communication: molecular sensing by the vomeronasal organ. Trends Neurosci. 35 (10), 597-606 (2012).
- Mohrhardt, J., et al. Signal detection and coding in the accessory olfactory system. Chem Senses. 43 (9), 667-695 (2018).
- Liu, X., et al. Type 3 adenylyl cyclase in the MOE is involved in learning and memory in mice. Behav Brain Res. 383, 112533 (2020).
- Li, X., et al. Polyhexamethylene guanidine aerosol triggers pulmonary fibrosis concomitant with elevated surface tension via inhibiting pulmonary surfactant. J Hazard Mater. 420, 126642 (2021).
- Yang, M., Crawley, J. N. Simple behavioral assessment of mouse olfaction. Curr Protoc Neurosci. Chapter 8, Unit 8.24 (2009).
- Huang, K. L., et al. Zinc oxide nanoparticles induce eosinophilic airway inflammation in mice. J Hazard Mater. 297, 304-312 (2015).
- Burd, G. D. Morphological study of the effects of intranasal zinc sulfate irrigation on the mouse olfactory epithelium and olfactory bulb. Microsc Res Tech. 24 (3), 195-213 (1993).
- Zou, J., et al. Methods to measure olfactory behavior in mice. Curr Protoc Toxicol. 63, 11.18.1-11.18.21 (2015).
- Ryalls, J. M. W., et al. Anthropogenic air pollutants reduce insect-mediated pollination services. Environ Pollut. 297, 118847 (2022).
- Schiffman, S. S. Livestock odors: implications for human health and well-being. J Anim Sci. 76 (5), 1343-1355 (1998).
- Albrechet-Souza, L., Gilpin, N. W. The predator odor avoidance model of post-traumatic stress disorder in rats. Behav Pharmacol. 30 (2 and 3-Spec Issue), 105-114 (2019).
- Davies, D. A., et al. Inactivation of medial prefrontal cortex or acute stress impairs odor span in rats. Learn Mem. 20 (12), 665-669 (2013).
- Landers, M. S., Sullivan, R. M. The development and neurobiology of infant attachment and fear. Dev Neurosci. 34 (2-3), 101-114 (2012).
- Drobyshevsky, A., et al. Antenatal insults modify newborn olfactory function by nitric oxide produced from neuronal nitric oxide synthase. Exp Neurol. 237 (2), 427-434 (2012).
- Arbuckle, E. P., et al. Testing for odor discrimination and habituation in mice. J Vis Exp. (99), e52615 (2015).
.