Stabilire un dispositivo per la privazione del sonno nei topi
Summary
Il presente protocollo delinea un metodo per la creazione di un dispositivo basato su piattaforma a bilanciere economico utilizzato per indurre la privazione del sonno nei topi. Questo dispositivo si è dimostrato efficace nel causare interruzioni nei modelli di sonno evidenziati dall’elettroencefalogramma (EEG), oltre a indurre cambiamenti metabolici e molecolari associati alla privazione del sonno.
Abstract
L’interruzione del ritmo circadiano si riferisce alla desincronizzazione tra l’ambiente esterno o il comportamento e l’orologio molecolare endogeno, che compromette significativamente la salute. La privazione del sonno è una delle cause più comuni di interruzione del ritmo circadiano. Varie modalità (ad esempio, piattaforme sull’acqua, manipolazione delicata, camere a barre scorrevoli, tamburi rotanti, agitatori orbitali, ecc.) sono state segnalate per indurre la privazione del sonno nei topi per studiarne gli effetti sulla salute. L’attuale studio introduce un metodo alternativo per la privazione del sonno nei topi. È stato progettato un dispositivo automatizzato basato su piattaforma a bilanciere che è conveniente e interrompe in modo efficiente il sonno nei topi alloggiati in gruppo a intervalli di tempo regolabili. Questo dispositivo induce cambiamenti caratteristici della privazione del sonno con una risposta allo stress minima. Di conseguenza, questo metodo può rivelarsi utile per i ricercatori interessati a studiare gli effetti e i meccanismi alla base della privazione del sonno sulla patogenesi di molteplici malattie. Inoltre, offre una soluzione conveniente, in particolare quando è necessario che più dispositivi di privazione del sonno funzionino in parallelo.
Introduction
L’interruzione del ritmo circadiano si riferisce alla desincronizzazione tra l’ambiente esterno o il comportamento e l’orologio biologico endogeno. Una delle cause più comuni di interruzione del ritmo circadiano è la privazione del sonno1. La privazione del sonno non solo influisce negativamente sulla salute umana, ma aumenta anche significativamente il rischio di molte malattie, tra cui il cancro2 e le malattie cardiovascolari3. Tuttavia, i meccanismi alla base degli effetti dannosi della privazione del sonno rimangono in gran parte sconosciuti e stabilire modelli di privazione del sonno è essenziale per migliorare la nostra comprensione a questo proposito.
Sono stati riportati vari metodi per la privazione del sonno nei topi, come l’uso di piattaforme d’acqua4, manipolazione delicata5, camere a barre scorrevoli6, tamburi rotanti7 e protocolli di agitazione della gabbia 5,8,9. Le camere a barre scorrevoli spazzano automaticamente le barre sul fondo della gabbia, costringendo i topi a camminarci sopra e a rimanere svegli. I protocolli di agitazione delle gabbie prevedono il posizionamento di gabbie su agitatori orbitali da laboratorio, con conseguente efficiente interruzione del sonno. Sebbene questi metodi siano automatici ed efficaci, possono essere costosi quando è necessario che più dispositivi funzionino in parallelo, in particolare per progetti di studio specifici che coinvolgono un gran numero di topi privati del sonno necessari per la profilazione genica circadiana. D’altra parte, le piattaforme d’acqua e i protocolli di manipolazione delicata sono metodi più economici e semplici comunemente usati per indurre la privazione del sonno. Tuttavia, la piattaforma d’acqua non consente il controllo automatico dei cicli di privazione-riposo prespecificati10,11 e la manipolazione delicata richiede una vigilanza continua da parte dei ricercatori per disturbare il sonno. Inoltre, altre modalità, come i tamburi rotanti, possono essere confuse dall’isolamento sociale o dallo stress12.
Ispirandoci al metodo basato su shaker orbitale, miriamo a introdurre un protocollo per stabilire un dispositivo basato su piattaforma rocker per la privazione del sonno nei topi. Questo metodo è economico, efficace, minimamente stressante, controllabile e automatizzato. L’attuale protocollo ci consente di creare un dispositivo basato su piattaforma a bilanciere ad un costo circa dieci volte inferiore a quello degli agitatori orbitali, in base alla nostra accessibilità. Questo dispositivo ha interrotto efficacemente il sonno nei topi ospitati in gruppo e ha indotto cambiamenti caratteristici della privazione del sonno con una risposta allo stress minima. Sarà particolarmente utile per i ricercatori interessati a studiare gli effetti e i meccanismi alla base della privazione del sonno sulla patogenesi di più malattie, in particolare quando lo studio coinvolge la privazione del sonno in più gruppi in parallelo.
Protocol
Representative Results
Discussion
I modelli murini di privazione del sonno sono essenziali per studiare gli effetti dell’interruzione del sonno su varie malattie, tra cui le malattie cardiovascolari21, le condizioni psichiatriche22 e i disturbi neurologici23. Tra le strategie di privazione del sonno esistenti nei topi, gli approcci fisici che comportano l’interruzione ripetitiva a breve termine del sonno sono i più comunemente usati 5,7,12<sup clas…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni della National Natural Science Foundation of China (82230014, 81930007, 82270342), dello Shanghai Outstanding Academic Leaders Program (18XD1402400), della Commissione per la scienza e la tecnologia della municipalità di Shanghai (22QA1405400, 201409005200, 20YF1426100), dello Shanghai Pujiang Talent Program (2020PJD030), SHWSRS(2023-62), dello Shanghai Clinical Research Center for Aging and Medicine (19MC1910500) e del programma di innovazione post-laurea del Bengbu Medical College (Byycxz21075).
Materials
| 1.5 mL microcentrifuge tube | Axygen | MCT-150-C-S | |
| 50 mL centrifuge tube | NEST | 602002 | |
| Adenosine ELISA kit | Ruifan technology | RF8885 | |
| Animal cage | ZeYa tech | MJ2 | |
| Blood glucose meter | YuYue | 580 | |
| C57BL/6J Mice | JieSiJie Laboratory Animal | N/A | Age: 8-10 weeks |
| Connecting rod | ShengXiang Tech | N/A | Length: 20 cm |
| Cooling fan | LiMing | EFB0805VH | Supply voltage: 5 V; Power consumption: 1.2 W; Air flow: 26.92 cfm; Dimensions: 40 mm * 40 mm * 56 mm |
| Corticosterone ELISA kit | Elabscience | E-OSEL-M0001 | |
| EEG/EMG recording and analysis system | Pinnacle Technology | 8200-K1-iSE3 | |
| Isoflurane | RWD | 20071302 | |
| mosquito hemostats | FST | 13011-12 | Surgical instrument |
| Motor and motor mount | MingYang | MY36GP-555 | Supply voltage: 24 V dc; Shaft diameter: 8 mm; Maximum output torque: 100 Kgf.cm; Maximum output speed: 10 rpm |
| NanoDrop 2000c | Thermo Scientific | NanoDrop 2000c | |
| Power brick adapter | MingYang | QiYe-0243 | Input voltage: 110-220V ac; Output voltage: 24 V dc; Outputcurrent: 2 A; Cable length: 2 m |
| qPCR commercial kit | Vazyme | Q711-02 | |
| qPCR measurement equipment | Roche | 480 | |
| Rectangle platform attached with a screw-compatible steel cylinder | Customized | N/A | Width: 20 cm; length: 25 cm; length of the cylinder: 30 cm, thickness: 2 mm |
| Reverse RNA to cDNA commercial kit | Vazyme | R323-01 | |
| Screw and nut | Guwanji | N/A | Inner diameter: 6 mm, 12 mm |
| Screw-compatible steel cylinder | Customized | N/A | Length: 300 mm |
| Slotted steel channels | Customized | N/A | Length: 400 mm or 500 mm, thickness: 2 mm |
| Time contactor | LiXiang | DH48S-S | Supply voltage: 110-220 V ac; Units measured: hours, minutes, seconds; Contact configuration: DPDT |
| TRIzol | Vazyme | R401-01 |
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