केंद्रीय थकान का एक चूहा मॉडल एक संशोधित एकाधिक प्लेटफ़ॉर्म विधि का उपयोग
Summary
यहां, हम एक प्रोटोकॉल पेश करने के लिए केंद्रीय थकान का एक चूहा मॉडल का उपयोग कर संशोधित एकाधिक मंच विधि (MMPM) ।
Abstract
इस अनुच्छेद में, हम केंद्रीय थकान का एक चूहा मॉडल संशोधित एकाधिक मंच विधि (MMPM) का उपयोग शुरू की । एकाधिक प्लेटफ़ॉर्म बॉक्स नीचे संकीर्ण प्लेटफार्मों के साथ एक पानी के टैंक के रूप में डिजाइन किया गया था । मॉडल चूहों टैंक में डाल दिया गया था और प्रति दिन 14 घंटे के लिए प्लेटफार्मों पर खड़ा था (18:00-8:00) एक लगातार 21 दिनों के लिए, इसके विपरीत के लिए सेट एक खाली नियंत्रण समूह के साथ. मॉडलिंग के अंत में, मॉडल समूह में चूहों एक स्पष्ट थकान उपस्थिति दिखाई दिया । मॉडल का आकलन करने के लिए, हम ओपन फील्ड टेस्ट (बहुधा), ऊंचा प्लस भूलभुलैया (EPM) परीक्षण, और संपूर्ण तैराकी (ES) परीक्षण सहित कई व्यवहार परीक्षण, प्रदर्शन किया । परिणामों से पता चला कि चिंता, स्थानिक अनुभूति हानि, गरीब मांसपेशी प्रदर्शन, और अस्वीकृत स्वैच्छिक मॉडल चूहों में प्रस्तुत गतिविधि केंद्रीय थकान के निदान की पुष्टि । केंद्रीय न्यूरोट्रांसमीटर के परिवर्तन भी परिणाम का सत्यापन किया. अंत में, मॉडल सफलतापूर्वक केंद्रीय थकान अनुकरणीय, और मॉडल के साथ भविष्य के अध्ययन में मदद कर सकते है रोग तंत्र का पता चलता है ।
Introduction
थकान मुख्य कारकों में से एक है कि धमकी मानव स्वास्थ्य1। पिछले दशकों में, विभिंन शोध ने साबित कर दिया है कि थकान बाह्य है-ट्रिगर लेकिन केंद्र संचालित है, और हमेशा भावनात्मक और संज्ञानात्मक विकारों के साथ साथ । इटालियन physiologist ए. Mosso प्रथम ने वर्ड सेन्ट्रल थकान2का प्रस्ताव रखा । यह आम तौर पर केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में आवेग संचरण की शिथिलता के कारण सीमित स्वैच्छिक गतिविधि और अनुभूति हानि के रूप में परिभाषित किया गया है (सीएनएस)3. परिधीय मांसपेशी थकान के साथ तुलना में, केंद्रीय थकान सीएनएस में परिवर्तन पर जोर देती है, साथ ही साथ फलस्वरूप भावनात्मक/व्यवहार गड़बड़ी, अवसाद, चिंता, अनुभूति हानि, और स्मृति हानि भी शामिल है । एक अध्ययन से पता चलता है कि कई कारकों केंद्रीय थकान पैदा कर सकते हैं, जो बीच में अत्यधिक शारीरिक गतिविधि और मानसिक तनाव काफी अपरिहार्य है4। रोगजनन के लिए के रूप में, tryptophan-kynurenine मार्ग परिकल्पना5 जैसे सिद्धांतों कुछ रास्ते में परिवर्तन की व्याख्या; हालांकि, और अधिक में गहराई से अध्ययन अभी भी केंद्रीय थकान के केंद्रीय परिधीय सहसंबंध प्रकट करने के लिए आवश्यक हैं ।
केंद्रीय थकान के अंतर्निहित तंत्र के रूप में अभी भी स्पष्ट नहीं है, एक प्रभावी पशु मॉडल आगे अनुसंधान के लिए काफी महत्वपूर्ण है । मौजूदा थकान मॉडल ज्यादातर अत्यधिक व्यायाम द्वारा प्रेरित कर रहे हैं, ट्रेडमिल की तरह6 और वजन भरी तैराकी7, मानसिक कारकों पर थोड़ा चिंता के साथ । बेहतर केंद्रीय थकान के विकास अनुकरण करने के लिए, हमारे समूह MMPM के साथ एक चूहे मॉडल विकसित की है । मॉडलिंग की प्रक्रिया के दौरान, चूहों लंबे समय के लिए कई मंच बॉक्स में संकीर्ण प्लेटफार्मों पर खड़े रहते हैं सोने के वक्त का हिस्सा भी शामिल है । अत्यधिक व्यायाम मॉडल से अलग, MMPM मॉडल केंद्रीय थकान के जटिल रोगजनन के विचार में एक मानसिक कारक के रूप में आंशिक नींद अभाव का उपयोग करता है ।
मॉडल मूल्यांकन के लिए, हम बहुधा और EPM परीक्षण का उपयोग करने के लिए चिंता का मूड और स्वैच्छिक गतिविधि निर्धारित करते हैं । ES परीक्षण परिधीय मांसपेशियों के प्रदर्शन को मापने के लिए किया जाता है । इसके अलावा, हम चूहे के मस्तिष्क ले और दोनों hypothalamuses में डोपामाइन (डीए)/serotonin (5-एचटी) सामग्री का पता लगाने के लिए केंद्रीय न्यूरोट्रांसमीटर मतभेद का पालन.
प्रोटोकॉल नीचे प्रस्तुत मॉडल केंद्रीय थकान दोहराया शारीरिक गतिविधि और नींद की कमी से प्रेरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, मानव जीवन में एक आम हालत नकल उतार । हालांकि, मॉडल अवधि का समायोजन करके, यह कई अन्य क्षेत्रों में इस्तेमाल किया जा सकता है, नींद अवलोकन और तनाव के अध्ययन में की तरह. भविष्य में अनुसंधान, हमें उंमीद है कि इस मॉडल में मदद मिलेगी और सीएनएस परिवर्तन और परिधीय प्रणाली के साथ उनके संबंध की खोज, केंद्रीय थकान के रोगजनन तंत्र प्रकट करने के लिए ।
Protocol
Representative Results
Discussion
MMPM मूल रूप से सोने के अभाव9के लिए डिज़ाइन किया गया है । चूहों नीचे पर तय प्लेटफार्मों के साथ एक पानी की टंकी में शुरू कर रहे हैं । पानी के सहज भय से चालित, चूहे प्लेटफार्मों पर खड़े रहते हैं और कोई ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था बीजिंग (No. 7162124), और Xin-ए. ए. बीजिंग विश्वविद्यालय चीनी चिकित्सा के लिए फाउंडेशन ।
Materials
| multiple platform sleep deprivation water tank | Customization,it is provided by the neuroimmunological laboratory of Beijing University of Chinese Medicine | 110cm x 60cm x 40cm. There are 15 plastic small platforms at the bottom. The small platform is 6.5cm in diameter and 8cm high | |
| Wistar rats | Beijing Weitong Lihua Experimental Animal Technology Company | license number SYXK (Beijing) 2016-0011 | Use 32 Wistar healthy male rats ,8 week old (200-210 g) |
| Agilent 1100LC high performance liquid chromatograph | Agilent | G1379A, G1311A, G1313A , G1316A | G1379A, G1311A type chromatographic pump, G1313A automatic sampler, G1316A column temperature box |
| DECADE II SDC electrochemical detector | Dutch ANTEC company | glassy carbon electrode, Ag/AgCl reference electrode, workstations (Clarity CHS) | |
| Biofuge Stratos high-speed refrigeration centrifuge | HERAEUS | ||
| VCX130 ultrasonic fracturing instrument | SONICS | ||
| ACS-ZEAS electronic scale | Phos technology development, Beijing. | The weight of the weighing rats can be accurate to 0.1g. | |
| Open Field Box | Customization,it is provided by the neuroimmunological laboratory of Beijing University of Chinese Medicine | wooden box of open field 100 cm by 100 cm x 40 cm, inside wall and bottom as the gray.The bottom is divided into 25 equal area squares, each of which is 20cm x 20cm, and the 16 grids along the outer wall are the external ones, and the other 9 grids are central.The camera is mounted above the median. | |
| Elevated Plus-maze | Beijing zhongshi dechuang technology development co. LTD. | The open arms and close arms of the cross are composed of 30cm x 5cm x 15cm, and the central area is 5cm x 5cm, with a camera mounted above the center and 45cm high. | |
| rat swimming bucket. | Zhenhua biological instrument equipment co., LTD. Anhui,China. | The volume of plastic drum is 70cm x 30cm x 110cm, which is used for swimming in rats. | |
| Thermometer | Shiya instrument co., LTD., changzhou,China. | Control water temperature | |
| Small water pump | Xincheng technology co., LTD., chengdu,China. | Used for water tank and swimming behavior. | |
| Ethovition3.0 behavioral software. | Nuldus,Netherlands | Measurement analysis of rat behavior videos. |
References
- Ishii, A., Tanaka, M., Yamano, E., Watanabe, Y. The neural substrates of physical fatigue sensation to evaluate ourselves: a magnetoencephalography study. 신경과학. 261, 60-67 (2014).
- Dalsgaard, M. K., Secher, N. H. The Brain at Work: A Cerebral Metabolic Manifestation of Central Fatigue?. Journal of Neuroscience Research. 85 (15), 3334-3339 (2007).
- Chaudhuri, A., Behan, P. O. Fatigue in neurological disorders. The Lancet. 363, 978-988 (2004).
- Baston, G. Exercise-induced central fatigue: a review of the literature with implications for dance science research. Journal of Dance Medicine & Science. 17 (2), 53-62 (2013).
- Yamashita, M., Yamamoto, T. Tryptophan and Kynurenic Acid May Produce an Amplified Effect in Central Fatigue Induced by Chronic Sleep Disorder. International Journal of Tryptophan Research. 7, 9-14 (2014).
- Lee, S. W., et al. The impact of duration of one bout treadmill exercise on cell proliferation and central fatigue in rats. Journal of Exercise Rehabilitation. 9 (5), 463-469 (2013).
- Su, k. Y., et al. Rutin, a flavonoid and principal component of saussurea involucrata, attenuates physical fatigue in a forced swimming mouse model. International Journal of Medical Sciences. 11 (5), 528-537 (2014).
- Hashemi, F., Laufer, R., Szegi, P., Csomor, V., Kal ász, H., Tekes, K. HPLC determination of brain biogenic amines following treatment with bispyridinium aldoxime K203. Acta Physiologica Hungarica. 101 (1), 40-46 (2014).
- Machado, R. B., Hipo’lide, D. C., Benedito-Silva, A. A., Tufik, S. Sleep deprivation induced by the modified multiple platform technique: quantification of sleep loss and recovery. Brain Research. 1004 (1-2), 45-51 (2004).
- Alzoubi, K. H., Khabour, O. F., Tashtoush, N. H., AI-Azzam, S. I., Mhaidat, N. M. Evaluation of the Effect of Pentoxifylline on Sleep-Deprivation Induced Memory Impairment. Hippocampus. 23 (9), 812-819 (2013).
- Pires, G. N., Tufik, S., Andersen, M. L. Grooming analysis algorithm: Use in the relationship between sleep deprivation and anxiety-like behavior. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 41, 6-10 (2013).
- Yamashita, M., Yamamoto, T. Establishment of a rat model of central fatigue induced by chronic sleep disorder and excessive brain tryptophan. Japanese Journal of Cognitive Neuroscience. 15, 67-74 (2013).
- Arai, M., Yamazaki, M., Inoue, K., Fushiki, T. Effects of intracranial injection of transforming growth factor-beta relevant to central fatigue on the waking electroencephalogram of rats Comparison with effects of exercise. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 26 (2), 307-312 (2002).
- Han, C. X., et al. Distinct behavioral and brain changes after different durations of the modified multiple platform method on rats: An animal model of central fatigue. PloS One. 12 (5), e0176850 (2017).
- Tang, X., Yang, L., Sanford, L. D. Individual variation in sleep and motor activity in rats. Behavioural Brain Research. 180 (1), 62-68 (2007).
- Stanford, S. C. The Open Field Test: reinventing the wheel. Journal of Psychopharmacology. 21 (2), 134-135 (2007).
- Ahn, S. H., et al. Basal anxiety during an open field test is correlated with individual differences in contextually conditioned fear in mice. Animal Cells and Systems. 17 (3), 154 (2013).
- Costa, A. A., Morato, S., Roque, A. C., Tin ós, R. A computational model for exploratory activity of rats with different anxiety levels in elevated plus-maze. Journal of Neuroscience Methods. 236, 44-50 (2014).
- Liu, Z., Wu, Y., Liu, T., Li, R., Xie, M. Serotonin regulation in a rat model of exercise-induced chronic fatigue. 신경과학. 349, 27-34 (2017).
- Foley, T. E., Fleshner, M. Neuroplasticity of dopamine circuits after exercise: implications for central fatigue. NeuroMolecular Medicine. 10 (2), 67-80 (2008).
- Leite, L. H., Rodrigues, A. G., Soares, D. D., Marubayashi, U., Coimbra, C. C. Central fatigue induced by losartan involves brain serotonin and dopamine content. Medicine & Science in Sports & Exercise. 42 (8), 1469-1476 (2010).
