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Medicina

인간 발달의 세 삼 분기의 상당 기간 동안 알코올에 쥐를 노출하는 데 사용 증기 챔버의 건설

Published: July 13, 2014
doi:
10.3791/51839
, , ,
1Department of Neurosciences, School of Medicine,University of New Mexico Health Sciences Center

Summary

우리는 동시에 6 마우스 새장을 수용 쉽게 사용할 재료를 사용하여 알코올 증기 챔버의 구조를 보여줍니다. 우리는 더 이상 인간의 임신 3의 삼보 격에 해당하는 태아 알코올 노출의 마우스 모델에서의 사용에 대해 설명합니다. 이 패러다임은 임신과 출생 후의 일 1-12 동안 동물을 노출합니다.

Abstract

개발하는 동안 알코올에 노출 공동으로 태아 알코올 스펙트럼 장애 (FASDs)로 알려진 형태 학적 및 행동 이상의 별자리가 발생할 수 있습니다. 스펙트럼의 가장 심각한 끝에 성장 지연, 두개 안면 dysmorphology 및 신경 행동 결손에 의해 특징 태아 알콜 증후군 (FAS)가있다. 설치류 동물 모델과 연구 FASDs의 병태 생리에 관련된 많은 분자 및 세포 메커니즘을 해명했다. 임신 한 쥐에 에탄올 투여는 임신의 제 1 및 제 2 삼보 격 동안의 인체 노출을 모델링하는 데 사용되었습니다. 인간의 세 번째 임신 에탄올 소비는 신생아 설치류를 사용하여 모델링되었다. 그러나, 몇몇 설치류 연구는 인간 임신, 임산부 일반적인 노광 패턴의 세 학기 제로에 상당 동안 에탄올 노출의 효과를 특징으로 하였다. 여기, 우리는 O를 쉽게에서 증기 챔버를 구축하는 방법을 보여줍니다각각 여섯 표준 마우스 케이지까지 수용 할 수있는 btainable 재료. 우리는 모든 세 학기 제로 중에 최소 처리와, 에탄올에 노출을 모델링하는데 사용될 수있는 증기 챔버 패러다임을 설명한다. 우리의 연구는 임신 댐 에탄올에 중요한 대사 내성을 개발 한 것을 보여줍니다. 그러나, 신생아 마우스는 신진 대사 관용과 태아의 수, 태아 무게, 태반 무게, 강아지 / 고양이 모래의 수, 죽은 강아지 / 고양이 모래의 수를 개발하지 않았고, 강아지 무게는 크게 에탄올 노출에 의해 영향을받지 않았다. 이 패러다임의 중요한 장점은 유전자 조작 쥐의 연구에의 적용이다. 또한,이 패러다임은 동물의 취급, 태아 알코올 연구에 큰 혼동을 최소화한다.

Introduction

임신 중 음주는 크게 영향을받는 개인과 그 가족의 삶의 질을 감소 많은 기관과 시스템의 지속적인 변화를 일으키는 원인이 태아에 나쁜 영향을 줄 수 있습니다. 그것은 여성의 약 30 %가 파티 패턴 1,2 1-8 % 년 음주와 함께, 미국에서 임신 중에 마시는 것으로 추정된다. 태아 발달 동안 에탄올 노출에 의해 생산 효과의 범위는 공동으로 태아 알코올 스펙트럼 장애 (FASDs)로 알려져있다. 최근 추정 FASDs 미국 3 2-5 %의 높은 유병률과 주요 공중 보건 문제가 있다는 것을 나타냅니다. FASDs의 가장 심각한 증상은 성장 지연, 두개 안면 기형, 학습 장애 등의 신경 행동 학적 결손 특징으로 태아 알코올 증후군 (FAS)입니다. FAS의 유행은 미국 3에서 0.2 ~ 0.7 %로 추정하고있다. FASDs의 현재 치료는 부분적으로 만 효과가 있습니다보다 효과적인 치료법의 개발은 질환의 복잡한 스펙트럼의 세포 및 분자 토대의 이해 부족에 의해 제한됩니다.

국립 출생 결함 예방 연구 (NBDPS)의 데이터는 임신이 임신 2 이후 단계에서 감지 절제 다음되기 전에 임신 한 여성은 가장 일반적으로, 1 일의 임신 기간 중에는 술을 나타냅니다. NBDPS은 회임 기간 동안 에탄올 소비의 두 번째 가장 일반적인 패턴은 임신 2의 모든 삼보 격에 걸쳐 술을 포함 것으로 나타났습니다. 그 이유는 태아 에탄올 노출 (도 낮은 복용시), 태아 치료에 대한 제한된 액세스, 신경 정신 질환에 대한 긍정적 인 역사, 그리고 남용 또는 에탄올 4에 대한 의존도의 잠재적으로 해로운 영향에 대한 인식의 부족이 (가) 있습니다. 흥미롭게도, NBDPS 소비의 세 번째 가장 일반적인 패턴은 1시 절제를 포함보고 <sup> 성 및 종종 기관 형성이 대부분 완료되어 있기 때문에 마시는 안전하다고 가정 3 차 학기 동안 소비 한 다음 2 차 삼보 격. 이 신경 회로는 깊은 정제 2를 받아야 기간이기 때문에, 3 차 학기는 에탄올에 의한 신경 손상에 높은 감수성의 기간입니다. NBDPS 또한 1 차 및 3 차 임신 2시 절제 한 다음 2 차 삼보 격에 걸쳐 소비를 포함하여 임신 중에 발생하는 알코올 소비의 다른, 덜 자주 패턴을 확인했다.

임산부에서 관찰 에탄올 소비량 다른 패턴을 모델링하기위한 시도에서 개발 에탄올 노광 패러다임 수가 가장 일반적인 5,6 되 래트 및 마우스 함께, 다양한 동물 종을 사용하여 구축되었다. 이 동물의 임신 기간 일반적으로 라스약 2 주, 1 일 및 임신 여성의 2 차 삼보 격에 해당하는 ts를. 많은 설치류 연구는이 기간 동안 다양한 투여 량 및 에탄올 노광 패턴의 영향을 평가 하였다. 자주 임신 한 마우스에 에탄올을 관리하는 데 사용되는 방법과 쥐의 예는 액체 다이어트 7,8, 식수 9,10에 에탄올을 첨가, 사카린 연유 솔루션의 자발적인 음주 11, 위 위관 (12), 증기 흡입 (13)를 통해 관리를 포함 , 피하 또는 복강 내 주사 14. 이러한 연구의 결과는 임신의 초기 단계 (6,15에서 검토) 뇌를 통해 신경 회로를 손상시키기에 충분한이 노출되어 보여 FASDs와 인간에서 관찰 된 적자의 여러 가지를 효과적으로 요약했다.

설치류 실험도 입증이 3 번째에 해당하는 기간 동안 노출 </sup> 약 쥐와 생쥐에서 출생 인생의 첫 1~2주에 해당하는 사람의 임신의 임신은 크게 뇌 발달을 저해 할 수 있습니다. 이 기간 동안 노출 신생아 쥐 또는 마우스에 에탄올을 투여하여 모델링되었다. 에탄올은 인위적으로 사육 한 동물 16-18, 위내 삽관 19, 피하 주사 (20)에 위루를 통해 먹이 등의 다양한 방법, 증기 흡입 (21, 22)를 사용하여 이러한 동물에 투여되었다. 이러한 연구는 설득력 두뇌 성장기 에탄올 (6)의 개발 효과가 높은 취약점의 기간임을 증명하고있다.

전술 한 바와 같이, 임신의 모든 학기 제로 중에 마시는 여성이 에탄올 소비의 일반적인 패턴이다. 그러나, 비교적 소수의 연구는 동물 모델을 이용하여 노광이 패턴의 영향을 평가 하였다. 이러한 연구 중 일부는 advantag를 촬영했다3 차 – 삼 당량 래트 및 마우스의 경우에서와 같이 자궁보다는 신생아시기에 발생하는 큰 동물의 전자. 이 동물 모델은 인간이 아닌 영장류 (23, 24)와 양을 25 ~ 27 있습니다. 그러나, 이러한 동물 모델은 광범위하기 때문에 높은 비용과 전문 의료 시설에 대한 필요성을 부분적으로 FASDs 연구에 사용되지 않았다. 설치류는 더 일반적으로 태아의 발달 5에 모든 임신 에탄올 노출의 효과를 특성화하는 데 사용되었습니다. 기니 돼지는 인간 (28, 29)의 그것과 뇌의 성숙에서의 광범위한 태아 발달과 유사점을 적용하는 경우이 점에서 특히 유리했습니다. 기니아 피그, 그것은 인간 3 차 임신의 등가 개발 기간을 포함 자궁 에탄올 노출의 효과를 특징 짓는 것이 있었다. 이러한 동물의 비교적 높은 비용뿐만 아니라, 임신의 비교적 긴 기간(~ 육십칠일), FASDs 연구 작업을 몇 실험실에 사용을 제한하고있다.

때문에 생물 의학 연구에서의 비용 효율성 및 넓은 사용으로, 연구진은 임신의 모든 삼보 격시 에탄올에 노출을 모델로 쥐를 사용했습니다. 초기 연구에서, 쥐가 0.08 g / DL의 댐에 최대 혈중 에탄올 농도 (BEC)의 결과 위루 인위적으로 사육하는 신생아 (생후 일 (P) 1-10)을 통해 에탄올을 투여 한 다음 액체 다이어트를 통해 임신 중 노출 된 그리고 새끼 0.16 g / DL에. 이 패러다임은 시신경 수초에서 오래 지속되는 변화의 원인과 소뇌 30-32에서 Bergmann은 글리 섬유의 수를 감소시켰다. 3 차 임신 상당 (P4-10) 33, 34의 부분에서 신생아 관리 다음 위내 삽관을 통해 파티와 같은 방식으로 임신 한 쥐의 댐에 에탄올을 투여 인공 사육 조건을 사용하여 유사하게, 마이어와 공동. 피EAK 임산부와 강아지를 BECs는 임신 20 일째와 P6 모두에서 0.3 g / DL했다. 이 모든 임신 노출 패러다임은 임신 33 선택한 기간 동안 노출 된 새끼에서 관찰 된 것보다 훨씬 더 컸다 성장 지연의 결과. 또한, 모든 학기 제로에 상당하는 동안 에탄올에 노출 된 래트 소뇌 조롱박 유용한 기간 (34) 동안 노출 된 동물에서 관찰 된 것보다 큰 과립 세포의 수의 감소를 나타냈다. 해마 세포 수의 감소는이 패러다임으로보고 있지만, 이러한 효과는 35 임신 – 상응하는 제 3 회 동안 주로 노출의 결과로 표시했다. 임신 한 쥐와 신생아 마우스 모두 위내의 위관을 통해 에탄올 관리를 포함하는 방법은 모든 임신의 노출 (36)를 모델로 사용되어왔다. 댐에서 0.13 g / DL (임신 하루 17) 및 P6 새끼 0.24 g / DL, 유도 경도의를 BECs을 산출이 방법은,모노 아민 신경 전달 물질의 해마와 시상 하부에있는 수준과 해마 37,38에 단백질이 결합 된 DNA의 methyltransferases 메틸 소비재의 발현 증가에 G-지속적인 변경. 비슷한 노출 패러다임 (댐 및 새끼에서 0.2 g / DL에 BEC = 0.14-0.2 g / DL)을 사용하여, 길 – Mohapel 등. 39 성인 쥐의 치아 이랑 (dentate gyrus)의 새로운 미성숙 신경 세포의 수의 증가를 감지하는 성인에서 태어난 뉴런의 성숙 에탄올에 의한 신경 세포의 손상이나 변경에 대한 보상 메커니즘을 나타낼 수있다. 조사는 또한 액체 다이어트를 통해 댐을 노출 또는 임신과 수유 9,40 둘 중에 물을 마시는 모든 임신 에탄올 노출을 모델링하기 위해 시도했습니다. 그것은 일반적으로 낮은 강아지를 BECs (, 41, 42 예를 들어, 0.002-0.05 G / DL)에 발생하기 때문에, 자신의 모유를 통해 새끼를 노출의 유용성이 제한됩니다.

마우스는 또한 extens를 사용되었습니다발달 에탄올 노출의 영향을 특성화 ively. 이 동물 모델의 많은 유전자 변형 마우스 종자 5 사용할 수있는 또 다른 장점으로, 쥐 동물 모델 위에서 설명한 장점 중 많은 주식. 마우스는 성공적으로 1 차, 2 차 또는 임신 43, 44의 3 차 학기 제로시 에탄올의 효과를 특성화하는데 사용되어왔다. 기술적으로 더 어려운 인간의 임신의 모든 삼보 격에 해당하는 기간 동안 쥐를 노출하는 것입니다 때문에,이 동물의 모든 임신 노출의 영향은 잘 특징되지 않았습니다. 예를 들어, 쥐에서 성공적으로 사용 된 인공 사육 및 위 위관은 쥐 45보다 전문적인 과정을 필요로한다. 우리가 아는 한, 지금까지 단 하나의 연구는 마우스를 사용하는 모든 임신 에탄올 노출의 효과를 연구하기 위해 시도했습니다; 이 동물은 물 두리를 마시는 에탄올 용액에 노출 된NG 임신 및 수유 46. 모자를 BECs는 0.07 g / DL 및 강아지를 BECs가 결정하지만, 댐 이들의 일부가 될 것으로 예상되지 않은이었다.

여기, 우리는 알코올 증기 흡입 챔버를 통해 임신 댐 및 신생아 모두에게 투여 마우스의 모든 임신 에탄올 노출에 대한 새로운 모델을 설명합니다. 증기 챔버는 이전의 디자인 (47)에 따라 건설되었다. 우리는 흡입 챔버를 구축하고 노출이 절차를 수행하는 방법에 대한 자세한 지침을 제공합니다. 또한 달성 될 수를 BECs와 강아지의 생존 및 성장에 대한 노출의 영향에 대한 정보를 제공한다.

Protocol

모든 동물의 절차는 뉴 멕시코 – 건강 과학 센터 대학 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었습니다. 1. 증기 챔버 어셈블리 (그림 1 및 표 1) 위, 아래, 앞, 뒤, 옆, 도어 용 비디오에서 제공하는 차원에 원형 톱 또는 실톱으로 잘라 폴리 카보네이트 시트. 원형 톱 또는 퍼즐로, 전면 패널의 중앙에있는 넓은 십육인치 8 인치 높이 …

Representative Results

그림 2A는 임신 한 쥐와 신생아의 자손 모두가 챔버에서 상대적으로 안정적인 에탄올 증기 농도에 노출 된 것을 보여줍니다. 이러한 원거리 4-6g / DL 사이.도 2b는 시간의 함수로서 임신 한 생쥐에서 달성를 BECs를 나타낸다. 를 BECs는 표준 알코올 탈수소 기반 분석법 (48)를 사용하여 측정 하였다. G5에서를 BECs 신속 노광 개시 후 ~ 60 mM의 2 시간 상승 및 4 시간의 노출 ?…

Discussion

여기, 우리는 세부 사항에서 증기 흡입 챔버의 건설을위한 방법을 설명합니다. 챔버를 구축하는 데 필요한 자재와 공구는 상업 공급 업체의 숫자에서 쉽게 사용할 수 있으며, 챔버의 건설을위한 단계는 비교적 간단하다. 우리가 여기에서 설명하는 시스템은 역류 및 혼합을 방지하기 위해 모든 인라인 체크 밸브가 포함되어 있지 않습니다. 우리는 공중에 우리가 공기 만 실에 어떤 혼합 또는 에탄?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

R01-AA015614, R01-AA014973, T32-AA014127 및 K12-GM088021는 건강의 국립 연구소에 의해 부여 지원. 저자는 기술 지원 및 박사 부부를위한 사만다 L. Blomquist 감사합니다. 비판적 원고와 비디오를 평가하는 케빈 콜드웰 도널드 자고.

Materials

Item Company Cat # Qty
Polycarbonate 1/4" clear 48" x 24" McMaster-Carr 8574K23 10
Foam Rubber bulb seal 3/8"w x 7/32"h  McMaster-Carr 93085K67 10ft
Weld-on #16 McMaster-Carr 7515A11 3
Piano hinge 12" long McMaster-Carr 1658A11 2 x 1ft
Hold-down toggle clamps standard McMaster-Carr 5126A26 8
PEX tubing 1/2" McMaster-Carr 51275K88 10ft
Barbed Tee tube fitting (Black) Pkg 10 McMaster-Carr 5463K608 1
Barbed plug fitting (Black) Pkg 10 McMaster-Carr 5462K79 1
Barbed Elbow tube fitting (Black) Pkg 10 McMaster-Carr 5463K596 1
3/8" Through-Wall Adapters, Tube to Threaded Pipe McMaster-Carr 5463K851 1
Phillips Machine screw 4-40 McMaster-Carr 91772A112 1
Machine screw hex nut 4-40 McMaster-Carr 90480A005 1
Panel-mount flowmeter 2-20 McMaster-Carr 41945K76 3
FLASK, FILTER 1000ML 6/PACK VWR 89001-800 2
Precision Seal Septa VWR 89084-490 1
VWR Black Rubber Stopper #8 1-hole VWR 59581-367 1
TUBE TYGON R3603 3/8X9/16 50' VWR 89068-556 1
TUBE TYGON R3603 1/4X11/16 50' VWR 89068-502 1
Aerator Stone P2120 VWR 32573-007 1
3/8" T-connectors Pk of 20 VWR 46600-060 1
VWR Disconnectors tapered Pk of 10 VWR 46600-110 1
3/8 Hose Barb valved in-line coupling Colder Products Company HFCD17612 1
Air pump medium capacity LMI Manufacturers DB60L 1
Nexelate Wire Shelving 36"W X 24"D X 63"H Global industrial T9A990135 1
Stem Casters Set of (4) 5" Polyurethane Wheel Global industrial T9A500591 1
Breathalyzer Alco-Sensor III Intoximeters, Inc. ASIII 1
Item Company Cat # Qty
Polycarbonate 1/4" clear 48" x 24" McMaster-Carr 8574K23 10
Foam Rubber bulb seal 3/8"w x 7/32"h  McMaster-Carr 93085K67 10ft
Weld-on #16 McMaster-Carr 7515A11 3
Piano hinge 12" long McMaster-Carr 1658A11 2 x 1ft
Hold-down toggle clamps standard McMaster-Carr 5126A26 8
PEX tubing 1/2" McMaster-Carr 51275K88 10ft
Barbed Tee tube fitting (Black) Pkg 10 McMaster-Carr 5463K608 1
Barbed plug fitting (Black) Pkg 10 McMaster-Carr 5462K79 1
Barbed Elbow tube fitting (Black) Pkg 10 McMaster-Carr 5463K596 1
3/8" Through-Wall Adapters, Tube to Threaded Pipe McMaster-Carr 5463K851 1
Phillips Machine screw 4-40 McMaster-Carr 91772A112 1
Machine screw hex nut 4-40 McMaster-Carr 90480A005 1
Panel-mount flowmeter 2-20 McMaster-Carr 41945K76 3
FLASK, FILTER 1000ML 6/PACK VWR 89001-800 2
Precision Seal Septa VWR 89084-490 1
VWR Black Rubber Stopper #8 1-hole VWR 59581-367 1
TUBE TYGON R3603 3/8X9/16 50' VWR 89068-556 1
TUBE TYGON R3603 1/4X11/16 50' VWR 89068-502 1
Aerator Stone P2120 VWR 32573-007 1
3/8" T-connectors Pk of 20 VWR 46600-060 1
VWR Disconnectors tapered Pk of 10 VWR 46600-110 1
3/8 Hose Barb valved in-line coupling Colder Products Company HFCD17612 1
Air pump medium capacity LMI Manufacturers DB60L 1
Nexelate Wire Shelving 36"W X 24"D X 63"H Global industrial T9A990135 1
Stem Casters Set of (4) 5" Polyurethane Wheel Global industrial T9A500591 1
Breathalyzer Alco-Sensor III Intoximeters, Inc. ASIII 1
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Referências

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Morton, R. A., Diaz, M. R., Topper, L. A., Valenzuela, C. F. Construction of Vapor Chambers Used to Expose Mice to Alcohol During the Equivalent of all Three Trimesters of Human Development. J. Vis. Exp. (89), e51839, doi:10.3791/51839 (2014).
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