생쥐의 수면 박탈에 대한 장치 설정
Summary
본 프로토콜은 마우스에서 수면 박탈을 유도하기 위해 사용되는 비용 효율적인 로커 플랫폼 기반 장치를 설정하는 방법을 개략적으로 설명합니다. 이 장치는 뇌전도(EEG)로 입증된 수면 패턴에 혼란을 일으키고 수면 부족과 관련된 대사 및 분자 변화를 유도하는 데 효과적인 것으로 입증되었습니다.
Abstract
일주기 리듬 교란은 외부 환경 또는 행동과 내인성 분자 시계 사이의 비동기화를 말하며, 이는 건강을 크게 손상시킵니다. 수면 부족은 일주기 리듬 장애의 가장 흔한 원인 중 하나입니다. 다양한 양식(예: 물 위의 플랫폼, 부드러운 취급, 슬라이딩 바 챔버, 회전 드럼, 궤도 셰이커 등)이 건강에 미치는 영향을 조사하기 위해 쥐의 수면 부족을 유도하는 것으로 보고되었습니다. 이번 연구는 생쥐의 수면 부족에 대한 대체 방법을 소개합니다. 자동화된 로커 플랫폼 기반 장치는 비용 효율적이며 조정 가능한 시간 간격으로 그룹 수용 마우스의 수면을 효율적으로 방해하도록 설계되었습니다. 이 장치는 최소한의 스트레스 반응으로 수면 부족의 특징적인 변화를 유도합니다. 결과적으로, 이 방법은 수면 부족이 여러 질병의 발병 기전에 미치는 영향과 근본적인 메커니즘을 연구하는 데 관심이 있는 조사관에게 유용할 수 있습니다. 또한 특히 여러 수면 부족 장치를 병렬로 실행해야 하는 경우 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.
Introduction
일주기 리듬 교란은 외부 환경 또는 행동과 내인성 생체 시계 사이의 비동기화를 말합니다. 일주기 리듬 장애의 가장 흔한 원인 중 하나는 수면 부족이다1. 수면 부족은 인체 건강에 부정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 암2 및 심혈관 질환3을 포함한 많은 질병의 위험을 크게 증가시킨다. 그러나 수면 부족의 해로운 영향의 기저에 있는 메커니즘은 아직 거의 알려져 있지 않으며, 수면 부족 모델을 확립하는 것은 이와 관련하여 우리의 이해를 높이는 데 필수적입니다.
생쥐의 수면 박탈을 위한 다양한 방법들이 보고되었는데, 예를 들어 물 플랫폼(water platform)4, 부드러운 취급(gentle handling)5, 슬라이딩 바 챔버(sliding bar chamber)6, 회전 드럼(rotating drum)7, 케이지 교반 프로토콜(cage agitation protocol)5,8,9의 사용이 있다. 슬라이딩 바 챔버는 케이지 바닥을 가로질러 자동으로 바를 쓸어 쥐가 그 위를 걸어 다니며 깨어 있도록 합니다. 케이지 교반 프로토콜에는 실험실 궤도 셰이커에 케이지를 배치하여 효율적인 수면 방해를 초래하는 것이 포함됩니다. 이러한 방법은 자동적이고 효과적이지만, 특히 일주기 유전자 프로파일링에 필요한 많은 수의 수면 부족 마우스를 포함하는 특정 연구 설계의 경우 여러 장치를 병렬로 실행해야 하는 경우 비용이 많이 들 수 있습니다. 반면에, 물 플랫폼과 부드러운 취급 프로토콜은 수면 부족을 유도하는 데 일반적으로 사용되는 더 저렴하고 간단한 방법입니다. 그러나, 물 플랫폼은 미리 지정된 박탈-휴식 주기(10,11)의 자동 제어를 허용하지 않으며, 부드러운 취급은 수면을 방해하기 위해 연구원의 지속적인 경계가 필요합니다. 또한, 드럼 회전과 같은 다른 양상은 사회적 고립이나 스트레스로 인해 혼란스러울 수 있다12.
궤도 셰이커 기반 방법에서 영감을 받아 생쥐의 수면 부족을 위한 로커 플랫폼 기반 장치를 구축하기 위한 프로토콜을 도입하는 것을 목표로 합니다. 이 방법은 저렴하고 효과적이며 스트레스가 적고 제어 가능하며 자동화되어 있습니다. 현재 프로토콜은 접근성을 기반으로 궤도 셰이커보다 약 10배 저렴한 비용으로 로커 플랫폼 기반 장치를 만들 수 있습니다. 이 장치는 집단 수용 쥐의 수면을 효과적으로 방해하고 최소한의 스트레스 반응으로 수면 부족의 특징적인 변화를 유도했습니다. 수면 부족이 여러 질병의 발병 기전에 미치는 영향과 근본적인 메커니즘을 조사하는 데 관심이 있는 연구자, 특히 연구가 여러 그룹의 수면 부족을 병행하는 경우 특히 유용할 것입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
수면 부족에 대한 마우스 모델은 심혈관 질환21, 정신 질환22 및 신경 장애23를 포함한 다양한 질병에 대한 수면 장애의 영향을 연구하는 데 필수적이다. 생쥐의 기존 수면 부족 전략 중 반복적인 단기간의 수면 중단을 포함하는 물리적 접근 방식이 가장 일반적으로 사용됩니다 5,7,12<sup class="x…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 중국 국립자연과학재단(82230014, 81930007, 82270342), 상하이 우수 학술 지도자 프로그램(18XD1402400), 상하이시 과학기술위원회(22QA1405400, 201409005200, 20YF1426100), 상하이 푸장 인재 프로그램(2020PJD030), SHWSRS(2023-62), 상하이 노화 및 의학 임상 연구 센터(19MC1910500) 및 벵부 의과대학 대학원 혁신 프로그램의 보조금으로 지원되었습니다 (Byycxz21075)입니다.
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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