Un protocole pour la thérapie Photobiomodulation transcrânienne chez la souris
Summary
La thérapie PHOTOBIOMODULATION est une modalité non-invasive novateur pour le traitement d’un large éventail de troubles neurologiques et psychiatriques et peut également améliorer le bon fonctionnement du cerveau. Ce protocole comprend un guide pas à pas lorsque vous exécutez photobiomodulation de cerveau chez les souris par livraison lumière transcrânienne, qui peut être adaptée pour une utilisation chez les autres rongeurs de laboratoire.
Abstract
Transcrânienne photobiomodulation est une approche thérapeutique non invasive innovateur potentielle pour améliorer la bioénergétique du cerveau, le fonctionnement du cerveau dans un large éventail de troubles neurologiques et psychiatriques et amélioration de la mémoire en déclin cognitif lié à l’âge et les maladies neurodégénératives. Les auteurs décrivent un protocole en laboratoire pour transcrânienne photobiomodulation thérapie (PBMT) chez la souris. Les souris BALB/c âgés (âgés de 18 mois) sont traités avec un 660 nm laser transcranially, une fois par jour pendant 2 semaines. Les données de transmission laser montrent qu’environ 1 % de la lumière incidente de rouge sur le cuir chevelu atteint une profondeur de 1 mm de la surface corticale, pénétrant l’hippocampe dorsal. Résultats du traitement sont évaluées par deux méthodes : un Barnes labyrinthe test, qui est un hippocampe-dépendantes d’apprentissage et de mémoire tâche évaluation spatiale, et mesure taux d’ATP hippocampe, qui est utilisé comme un index de bioénergétique. Les résultats de la tâche de Barnes montrent une amélioration de la mémoire spatiale en laser ans chez les souris traitées par rapport aux témoins appariés selon l’âge. Analyse biochimique après que le traitement au laser indique a augmenté les niveaux d’ATP hippocampe. Nous postulons que l’amélioration des performances de la mémoire est potentiellement en raison d’une amélioration dans le métabolisme énergétique hippocampe induite par le traitement au laser rouge. Les observations chez les souris pourraient être étendues à d’autres modèles animaux étant donné que ce protocole pourrait potentiellement être adapté à d’autres espèces fréquemment utilisés en neuroscience translationnelle, tels que lapin, chat, chien ou le singe. Transcrânienne photobiomodulation est une modalité sûre et rentable qui peut être une approche thérapeutique prometteuse dans les troubles cognitifs liés à l’âge.
Introduction
PBMT, ou thérapie par la lumière laser de bas niveau (LLLT), est un terme général qui fait référence aux méthodes thérapeutiques basées sur la stimulation des tissus biologiques par l’énergie lumineuse du laser ou des diodes électroluminescentes (LEDs). Presque tous les traitements de PBMT sont appliquées avec rouge à lumière infrarouge proche (NIR) aux longueurs d’onde de 600 à 1100 nm, une puissance de sortie allant de 1 à 500 mW et une fluence allant de 20 J/cm2 (voir Chung et al.1).
Transcranial PBMT est une méthode de transmission de lumière non invasif qui est menée par irradiation de la tête à l’aide d’une source de lumière externe (laser ou LED)2. Pour les applications animales, cette méthode inclut contact ou sans contact mise en place de la sonde LED ou laser sur la tête de l’animal. Selon la région thérapeutique d’intérêt, une sonde légère peut être placée soit au-dessus de la tête entière (pour couvrir toutes les zones du cerveau) ou une partie spécifique de la tête, telles que la région préfrontale, frontale ou pariétale. La transmission partielle de la lumière rouge/NIR par le cuir chevelu, le crâne et la dure-mère peut atteindre le niveau de la surface cortical et fournir une quantité d’énergie suffisante pour produire des bienfaits thérapeutiques des photons. Par la suite, la fluence léger livrée au niveau cortical serait être propagée dans la matière grise et blanche du cerveau jusqu’à ce qu’il atteigne les structures profondes du cerveau3.
Lumière dans les bandes spectrales dans le rouge à rouge sombre région (600-680 nm) et début NIR (800-870 nm) correspond au spectre d’absorption de la cytochrome c oxydase, l’enzyme terminale de la chaîne respiratoire mitochondriale4. Il est possible que PBMT dans le spectre rouge/NIR provoque la photodissociation de l’oxyde nitrique (NO) du cytochrome c oxydase, augmentation mitochondriale de transport d’électrons et, en fin de compte, augmenté ATP génération5. En ce qui concerne les applications neuronales, les avantages potentiels de la neurostimulatory du cerveau PBMT par irradiation transcrânienne méthodes ont été signalés dans une variété d’études précliniques, y compris les modèles de rongeurs du traumatisme cérébral lésion (TBI)6, accident vasculaire cérébral aigu,7,8de la maladie d’Alzheimer (ma), maladie de Parkinson (MP)9, dépression10et vieillissement11.
Vieillissement cérébral est considérée comme une maladie neuropsychologique qui affecte négativement certaines fonctions cognitives, comme l’apprentissage et la mémoire12. Les mitochondries sont les organites principales responsables de la production d’ATP et bioénergétique neuronale. Dysfonctionnement mitochondrial est connu pour être associée à des déficits liés à l’âge dans les zones du cerveau qui sont liés à la mémoire de navigation spatiale, comme l’ hippocampe13. Car traitement crânien avec rouge/NIR éclairent principalement actes par modulation de bioénergétique mitochondriale, dose adéquate de lumière livrée à l’hippocampe peut entraîner l’amélioration de la mémoire spatiale résultats14.
Le protocole actuel vise à démontrer la procédure PBMT transcrânienne chez la souris, en utilisant de faibles niveaux de lumière rouge. Les mesures de transmission de la lumière laser nécessaire à travers les tissus tête de souris âgées sont décrites. En outre, labyrinthe de Barnes, un apprentissage spatial hippocampe-dépendantes et tâche de mémoire, et les niveaux d’ATP hippocampe, comme un indice de bioénergétique, sont utilisés pour une évaluation de l’impact du traitement chez les animaux.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les auteurs décrivent un protocole pour la conduite d’une procédure PBMT transcrânienne chez la souris. Ce protocole est expressément conçu pour les laboratoires de neurosciences qui effectuent photobiomodulation recherche axée sur les rongeurs. Toutefois, le présent protocole peut être adapté à d’autres animaux de laboratoire qui est fréquemment utilisés dans le domaine de la neuroscience, tels que lapin, chat, chien ou le singe.
Actuellement, il y a un intérêt accru dans le…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par une subvention Tabriz University of Medical Sciences (subvention no 61019) au S.S.-E. et une subvention de la publication de LiteCure LLC, Newark, DE, USA à L.D.T. Les auteurs aimeraient remercier le département immunologie et Education Development Center (EDC) de Tabriz University of Medical Sciences pour leur aimable collaboration.
Materials
| Ketamine | Alfasan | #1608234-01 | |
| Xylazine | Alfasan | #1608238-01 | |
| Agarose | Sigma | #A4679 | |
| Superglue | Quickstar | ||
| Vibratome | Campden Instruments | #MA752-707 | |
| Optical glass | Sail Brand | #7102 | |
| Power meter | Thor labs | #PM100D | |
| Photodiode detector | Thor labs | #S121C | |
| Caliper | Pittsburgh | ||
| GaAlAs laser | Thor Photomedicine | ||
| Etho Vision | Noldus | ||
| Centrifuge | Froilabo | #SW14R | |
| Earmuffs | Blue Eagle | ||
| Digital camera | Visionlite | #VCS2-E742H | |
| Sterio amplifier | Sony | ||
| Ethanol | Hamonteb | #665.128321 | |
| Barnes maze | Costom-made | ||
| ATP assay kit | Sigma | #MAK190 | |
| Elisa reader | Awareness | #Stat Fax 2100 |
References
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