חקר ההשפעות של מזהמים סביבתיים בשאיפה על תפקוד חוש הריח בעכברים
Summary
מאמר זה מספק תיאור מפורט של מבחן המזון הקבור וניסוי אפליית ריח חברתי כדי להעריך את ההשפעות של חשיפה למזהמים סביבתיים בשאיפה על תפקוד חוש הריח בעכברים.
Abstract
פגיעה בחוש הריח היא בעיה משמעותית בבריאות הציבור ומנבאת באופן עצמאי את הסיכון למחלות נוירודגנרטיביות. חשיפה למזהמים סביבתיים בשאיפה עלולה לפגוע בחוש הריח; לפיכך, יש צורך דחוף בשיטות להערכת ההשפעות של חשיפה למזהמים סביבתיים בשאיפה על חוש הריח. עכברים הם מודלים אידיאליים לניסויי ריח בגלל מערכת חוש הריח המפותחת שלהם והמאפיינים ההתנהגותיים שלהם. כדי להעריך את ההשפעות של חשיפה למזהמים סביבתיים בשאיפה על תפקוד חוש הריח בעכברים, מסופק מבחן מזון קבור מפורט וניסוי אפליית ריח חברתי, כולל הכנת הניסוי, הבחירה וההקמה של מתקני ניסוי, תהליך הבדיקה ומדדי הזמן. בינתיים, ציוד למדידת זמן, פרטים מבצעיים וסביבת הניסוי נדונים כדי להבטיח את הצלחת הניסוי. אבץ גופרתי משמש כטיפול כדי להדגים את ההיתכנות של הגישה הניסויית. הפרוטוקול מספק תהליך תפעולי פשוט וברור להערכת ההשפעות של מזהמים סביבתיים בשאיפה על תפקוד חוש הריח בעכברים.
Introduction
פגיעה בחוש הריח התגלתה כדאגה ראויה לציון לבריאות הציבור, והיא קשורה באופן עצמאי לסיכון מוגבר למחלות נוירודגנרטיביות. מצב זה יכול להשפיע לרעה על הרווחה הכללית, לתרום להתפתחות תסמיני דיכאון, ולגרום לירידה באיכות החיים. השפעתה נצפית באופן בולט בשינוי תפיסת מזון, הפרעה בתקשורת חברתית ורגשות שליליים מוגברים1. גורמים שונים, כולל מחלת סינונסל, זיהום בדרכי הנשימה העליונות ופגיעה מוחית טראומטית, נחשבו כתורמים לפגיעה בחוש הריח בבני אדם2. יש לציין כי מזהמים סביבתיים נשאפים כגון PM2.5, המוערכים בטווח שבין 2% ל -16%, נכנסים לגוף דרך אוויר השראה, חוצים את חלל האף, ומגיעים לאזורים ספציפיים ייעודיים לחוש הריח שם הם שוקעים 3,4,5,6,7. ממצאים אחרונים מצביעים על כך שמזהמים סביבתיים הניתנים לשאיפה, כולל PM2.5 ואמוניה, אכן יכולים לפגוע בנוירונים חושי הריח 8,9,10. עם זאת, נדרש אימות נוסף כדי לוודא אם נזק כזה מוביל ישירות לתפקוד לקוי של חוש הריח. לפיכך, יש חשיבות מיוחדת להערכה מדוקדקת של ההשפעות של מזהמים סביבתיים הניתנים לשאיפה על תפקוד חוש הריח.
כיום, מעבדות מחקר רבות משתמשות בעכברים כמודל חלופי לבעלי חוליות לניסויים התנהגותיים שמטרתם להבין שינויים בתפקוד חוש הריח 11,12,13,14. עכברים נבחרו כמערכת המודל המועדפת לחקר תקשורת כימית של בעלי חוליות, והיא מפגינה רגישות יוצאת דופן לחוש הריח החיונית לליקוט מזון ולתקשורת חברתית15. יתר על כן, מערך הכלים המתפתח ללא הרף לתצפית והשפעה על התנהגות עכברים הפך מין זה למושך במיוחד למחקר על תפקוד חוש הריח16.
במחקר זה השתמשנו במבחן המזון הקבור ובניסוי אפליית הריח החברתי כדי להעריך פגיעה בחוש הריח במודל עכברי שנחשף למזהמים סביבתיים הניתנים לשאיפה. כדי לשפר את דיוק ההערכה, בחרנו בשיטה המייצגת ביותר להערכת תפקוד חוש הריח. שיפרנו שיטה זו באופן שיטתי כדי להבטיח פשטות ובהירות, מה שמאפשר לנו לאמוד ביעילות את מידת תפקוד לקוי של חוש הריח הנגרם על ידי מזהמים סביבתיים הניתנים לשאיפה.
Protocol
Representative Results
Discussion
מאמר זה מציג שני פרוטוקולים בסיסיים שנועדו להערכה מהירה של ליקוי חוש הריח בעכברים. מזהמים סביבתיים מגוונים הניתנים לשאיפה גורמים לרמות ברורות של תפקוד לקוי של חוש הריח בעכברים. מבחן המזון הקבור משמש להערכת היכולת לזהות ריחות נדיפים, ואילו ניסוי אפליית ריחות חברתיים מעריך את יכולתו של בעל…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה כספית על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (82204088, 82273669) והקרן למדעי הטבע של מחוז שאנדונג, סין (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).
.