Onderzoek naar de effecten van ingeademde milieuverontreinigende stoffen op de reukfunctie bij muizen
Summary
Dit artikel geeft een gedetailleerde beschrijving van de test voor begraven voedsel en het experiment met sociale geurdiscriminatie om de effecten van blootstelling aan ingeademde milieuverontreinigende stoffen op de reukfunctie bij muizen te beoordelen.
Abstract
Reukstoornissen zijn een belangrijk probleem voor de volksgezondheid en voorspellen onafhankelijk het risico op neurodegeneratieve ziekten. Blootstelling aan ingeademde milieuverontreinigende stoffen kan de reukzin aantasten; Daarbij is er dringend behoefte aan methoden om de effecten van blootstelling aan ingeademde milieuverontreinigende stoffen op de reukzin te evalueren. Muizen zijn ideale modellen voor olfactorische experimenten vanwege hun sterk ontwikkelde reuksysteem en gedragskenmerken. Om de effecten van blootstelling aan ingeademde milieuverontreinigende stoffen op de reukfunctie bij muizen te beoordelen, wordt een gedetailleerde test voor begraven voedsel en een experiment met sociale geurdiscriminatie verstrekt, inclusief de voorbereiding van het experiment, de selectie en bouw van experimentele faciliteiten, het testproces en tijdsindexen. Ondertussen worden tijdwaarnemingsapparatuur, operationele details en de experimentele omgeving besproken om het succes van de test te garanderen. Zinksulfaat wordt gebruikt als behandeling om de haalbaarheid van de experimentele aanpak aan te tonen. Het protocol biedt een eenvoudig en duidelijk operationeel proces voor het beoordelen van de effecten van ingeademde milieuverontreinigende stoffen op de olfactorische functie bij muizen.
Introduction
Olfactorische stoornissen zijn naar voren gekomen als een opmerkelijk probleem voor de volksgezondheid en worden onafhankelijk geassocieerd met een verhoogd risico op neurodegeneratieve ziekten. Deze aandoening kan het algehele welzijn nadelig beïnvloeden, bijdragen aan de ontwikkeling van depressieve symptomen en resulteren in een verminderde kwaliteit van leven. De impact ervan wordt prominent waargenomen in de veranderde perceptie van voedsel, belemmering in sociale communicatie en verhoogde negatieve gevoelens1. Verschillende factoren, waaronder sinonasale aandoeningen, infectie van de bovenste luchtwegen en traumatisch hersenletsel, worden beschouwd als bijdragen aan reukstoornissen bij mensen. Met name inhaleerbare milieuverontreinigende stoffen zoals PM2.5, geschat op 2% tot 16%, komen het lichaam binnen via ingeademde lucht, doorkruisen de neusholte en bereiken specifieke reukgebieden waar ze worden afgezet 3,4,5,6,7. Recente bevindingen geven aan dat inhaleerbare milieuverontreinigende stoffen, waaronder PM2.5 en ammoniak, inderdaad olfactorische sensorische neuronen kunnen beschadigen 8,9,10. Verdere validatie is echter nodig om vast te stellen of dergelijke schade direct leidt tot olfactorische disfunctie. Daarom is een nauwgezette evaluatie van de effecten van inhaleerbare milieuverontreinigende stoffen op de reukfunctie van bijzonder belang.
Momenteel gebruiken tal van onderzoekslaboratoria muizen als een alternatief model voor gewervelde dieren voor gedragsexperimenten die gericht zijn op het begrijpen van veranderingen in de reukfunctie 11,12,13,14. Muizen werden gekozen als het voorkeursmodelsysteem voor het onderzoeken van chemische communicatie van gewervelde dieren, en het vertoont een opmerkelijke olfactorische gevoeligheid die cruciaal is voor foerageren en sociale communicatie15. Bovendien heeft het voortdurend evoluerende scala aan instrumenten voor het observeren en beïnvloeden van het gedrag van muizen deze soort buitengewoon aantrekkelijk gemaakt voor onderzoek naar de reukfunctie16.
In deze studie gebruikten we de test voor begraven voedsel en het experiment met sociale geurdiscriminatie om reukstoornissen te beoordelen in een muismodel dat werd blootgesteld aan inhaleerbare milieuverontreinigende stoffen. Om de precisie van de evaluatie te verbeteren, hebben we gekozen voor de meest representatieve methode voor het beoordelen van de olfactorische functie. We hebben deze methode systematisch verfijnd om eenvoud en duidelijkheid te garanderen, waardoor we de mate van olfactorische disfunctie veroorzaakt door inhaleerbare milieuverontreinigende stoffen effectief kunnen meten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit artikel introduceert twee fundamentele protocollen die zijn ontworpen voor de snelle beoordeling van reukstoornissen bij muizen. Gevarieerde inhaleerbare milieuverontreinigende stoffen resulteren in verschillende niveaus van olfactorische disfunctie bij muizen. De test op begraven voedsel wordt gebruikt om het vermogen om vluchtige geuren te detecteren te beoordelen, terwijl het experiment met sociale geurdiscriminatie het vermogen van het dier evalueert om verschillende sociale geuren te onderscheiden en te ondersch…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd financieel ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (82204088, 82273669) en de Natural Science Foundation van de provincie Shandong, China (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).
.