Un protocolo de Transcranial Photobiomodulation terapia en ratones
Summary
Photobiomodulation terapia es una innovadora modalidad no invasiva para el tratamiento de una amplia gama de trastornos neurológicos y psiquiátricos y también puede mejorar la función cerebral saludable. Este protocolo incluye a una guía paso a paso a realizar photobiomodulation de cerebro en ratones por entrega luz transcranial, que puede ser adaptada para su uso en otros roedores de laboratorio.
Abstract
Fotobiomodulación transcraneal es un enfoque terapéutico no invasivo innovador potencial para mejorar la bioenergética cerebral, función del cerebro en una amplia gama de trastornos neurológicos y psiquiátricos y mejorar la memoria en deterioro cognitivo relacionados con la edad y enfermedades neurodegenerativas. Se describe un protocolo de laboratorio para transcraneal photobiomodulation terapia (PBMT) en ratones. De ratones BALB/c (18 meses) se tratan con un 660 nm láser transcranially, una vez al día durante 2 semanas. Datos de transmitancia láser muestran que aproximadamente el 1% de la luz incidente de rojo en el cuero cabelludo alcanza una profundidad de 1 mm de la superficie cortical, penetrando el hipocampo dorsal. Los resultados del tratamiento se evaluaron mediante dos métodos: un Barnes laberinto de prueba, que es un dependiente de hipocampo espacial memoria y el aprendizaje tarea evaluación, y medición hipocampales niveles de ATP, que se utiliza como un índice de bioenergética. Los resultados de la tarea de Barnes muestran una mejora de la memoria espacial en ratones tratados con láser envejecidos en comparación con controles pareados por edad. Análisis bioquímico después de tratamiento con láser puede indicar aumento de los niveles de ATP hippocampal. Postulamos que la mejora de rendimiento de memoria es potencialmente debido a una mejora en el metabolismo de energía hipocampo inducida por el tratamiento de láser rojo. Las observaciones en los ratones podrían extenderse a otros modelos animales ya que este protocolo potencialmente podría ser adaptado a otras especies usadas con frecuencia en Neurociencia traslacional, como mono, conejo, perro o gato. Photobiomodulation transcraneal es una modalidad segura y rentable que puede ser un enfoque terapéutico prometedor en deterioro cognitivo relacionados con la edad.
Introduction
PBMT, o terapia de luz láser de bajo nivel (LLLT), es un término general que se refiere a los métodos terapéuticos basados en la estimulación de tejidos biológicos de energía de la luz de los láseres o diodos emisores de luz (LEDs). Casi todos los tratamientos PBMT se aplican con rojo a la luz de infrarrojo cercano (NIR) en longitudes de onda de 600 a 1100 nm, una potencia de salida desde 1 hasta 500 mW y un fluence de 20 J/cm2 (ver Chung et al.1).
Transcranial PBMT es un método de suministro de luz no invasiva que se lleva a cabo por la irradiación de la cabeza utilizando una fuente de luz externa (láser o LED)2. Para aplicaciones de animal, este método incluye contacto o sin contacto de la sonda láser o LED en la cabeza del animal. Dependiendo de la región terapéutica de interés, puede colocarse una sonda suave sobre toda la cabeza (para cubrir todas las áreas del cerebro) o sobre una parte específica de la cabeza, como la región prefrontal, frontal o parietal. La transmisión parcial de luz roja/NIR por el cuero cabelludo, el cráneo y la duramadre puede alcanzar el nivel de la superficie cortical y proporcionar una cantidad de energía fotónica suficiente para producir beneficios terapéuticos. Posteriormente, el fluence luz entregado a nivel cortical se propaga en la materia gris y blanca del cerebro hasta alcanzar las estructuras profundas del cerebro3.
Luz en las bandas espectrales en el rojo a far-red región (600-680 nm) y la región NIR temprano (800-870 nm) se corresponde con el espectro de absorción del citocromo c oxidasa, la enzima terminal de la cadena respiratoria mitocondrial4. Se presume que PBMT en el espectro rojo/NIR provoca photodissociation de óxido nítrico (NO) de la citocromo c oxidasa, dando por resultado aumentos en el transporte de electrones mitocondrial y, en última instancia, aumento de la generación de ATP5. Con respecto a aplicaciones neuronales, los beneficios potenciales de la neurostimulatory de cerebro PBMT usando irradiación de transcranial métodos se han divulgado en una variedad de estudios preclínicos, incluyendo roedores modelos de Lesion traumatica cerebral6 accidente cerebrovascular agudo7,8de la enfermedad de Alzheimer (EA), enfermedad de Parkinson (EP)9, depresión10y envejecimiento11.
Envejecimiento del cerebro se considera una condición neurofisiológica que negativamente afecta algunas funciones cognitivas como el aprendizaje y la memoria12. Las mitocondrias son los orgánulos primarios responsables de la producción de ATP y bioenergética neuronal. La disfunción mitocondrial se sabe para ser asociada a déficits relacionados con la edad en áreas del cerebro que están vinculadas a la memoria de la navegación espacial, tales como el hipocampo13. Porque el tratamiento craneal con rojo/NIR luz principalmente los actos por la modulación de la bioenergética mitocondrial, suficiente dosis de luz entregada al hipocampo pueden resultar en la mejora de la memoria espacial de los resultados14.
El protocolo actual pretende demostrar el procedimiento PBMT transcraneal en ratones, con bajos niveles de luz roja. Describen las mediciones de transmisión de la luz láser requiere a través de los tejidos de la cabeza de ratones envejecidos. Además, laberinto de Barnes, como un aprendizaje espacial dependiente del hipocampo y tarea de la memoria e hipocampales niveles de ATP, como un índice de bioenergética, se utilizan para la evaluación de los efectos del tratamiento en animales.
Protocol
Representative Results
Discussion
Se describe un protocolo para la realización de un procedimiento PBMT transcraneal en ratones. Este protocolo está dirigido específicamente a los laboratorios de neurociencia que realizan investigación fotobiomodulación en roedores. Sin embargo, este protocolo puede ser adaptado a otros animales de laboratorio que se utilizan con frecuencia en el campo de la neurociencia, como mono, conejo, perro o gato.
En la actualidad hay creciente interés en la investigación de transcranial PBMT con…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado por una subvención de la Tabriz Universidad de ciencias médicas (concesión Nº 61019) a S.S.-E. y una donación de la publicación de LiteCure LLC, Newark, DE, USA a L.D.T. Los autores desean agradecer al Departamento de Inmunología y educación Development Center (EDC) de Tabriz Universidad de ciencias médicas por su amable asistencia.
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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