En råtta modell av Central trötthet använder en modifierad metoden med flera plattform
Summary
Här presenterar vi ett protokoll för att införa en råtta modell av central trötthet med den modifierade metoden med flera plattform (MMPM).
Abstract
I denna artikel, introducerade vi en råtta modell av central trötthet med den modifierade metoden med flera plattform (MMPM). Rutan flera plattformen utformades som en vattentank med smala plattformar på botten. Modellen råttorna sattes in i tanken och stod på plattformar för 14 h (18:00-8:00) per dag för en 21 dagar i följd, med en tom kontrollgrupp för kontrast. I slutet av modellering, råttor i modellgruppen visade ett uppenbart trött utseende. För att bedöma modellen, vi utfört flera beteendemässiga tester, inklusive fältet öppen (OFT), testa högstämt plus labyrint (EPM) test och uttömmande simning (ES) testet. Resultaten visade att ångest, spatial kognition njurfunktion, dålig muskelprestanda och minskade frivilliga verksamhet presenteras i modell råttor bekräfta diagnosen central trötthet. Ändringar av de centrala signalsubstanserna verifierade också resultatet. Sammanfattningsvis, modellen simulerat framgångsrikt central trötthet och framtida studie med modellen kan hjälpa avslöja patologiska mekanismen av sjukdomen.
Introduction
Trötthet är en av de viktigaste faktorer som hotar människors hälsa1. Under de senaste decennierna, har olika undersökningar visat att trötthet är perifert utlöst men centralt-driven och alltid tillsammans med emotionella och kognitiva störningar. Italiensk fysiolog A. Mosso först föreslog ordet Central trötthet2. Det definieras generellt som begränsade frivilligverksamhet och kognition nedskrivningar på grund av dysfunktion av impuls överföring i det centrala nervsystem (CNS)3. Centrala trötthet jämfört med perifer muskeltrötthet, och betonar förändringar i CNS, samt de därav följande emotionella/beteende störningar, inklusive depression, ångest, kognition njurfunktion och minnesförlust. En studie visar att många faktorer kan inducera centrala trötthet, bland vilka överdriven fysisk aktivitet och mental stress är helt oumbärlig4. När det gäller patogenes förklara teorier som tryptofan-kynurenine väg hypotes5 förändringar i vissa utbildningsvägar. mer ingående studier krävs dock fortfarande att avslöja de central-perifera korrelationerna av central trötthet.
Eftersom den underliggande mekanismen vid central trötthet är fortfarande oklart, är en effektiv djurmodell ganska viktigt för vidare forskning. De befintliga trötthet modellerna induceras mestadels av överdriven träning, som löpband6 och vikt-loaded simning7, med lite oro på mentala faktorer. För att bättre simulera utvecklingen av centrala trötthet, utvecklat vår grupp en råtta modell med MMPM. Under processen modellering förblir råttor stående på den smala plattformar i rutan flera plattform för långa timmar inklusive del av sömntiden. Skiljer sig från överdriven träning modeller, MMPM modellen använder partiell sömnbrist som en psykisk faktor med tanke på komplexa patogenesen av central trötthet.
För modell utvärdering använder vi OFT och EPM proven för att bestämma ångest humör och frivillig verksamhet. ES testet utförs för att mäta perifer muskel. Dessutom, vi tar råttans hjärna och upptäcka dopamin (DA) / serotonin (5-HT) innehållet i båda hypothalamuses att observera central neurotransmittor skillnaderna.
Det protokoll som presenteras nedan är utformad för att modellen central trötthet orsakas av upprepad fysisk aktivitet och brist på sömn, härma ett vanligt tillstånd i människors liv. Dock genom att justera modellen varaktighet, kan det användas inom många andra områden, som i sömnstudier observation och stress. I framtida forskning, vi hoppas att denna modell kommer att hjälpa Upptäck mer CNS förändringar och deras samband med perifera systemet, att avslöja patogenesen mekanismen av central trötthet.
Protocol
Representative Results
Discussion
MMPM är ursprungligen utformad för sleep deprivation9. Råttor lanseras i en vattentank med plattformar fast på botten. Driven av den instinktiva rädslan för vatten, råttor förblir stående på plattformar och ingen sömn uppstår. Studien visar att olika timmar av sömnbrist leder till olika förändringar i råtta beteende och humör, inklusive erkännande nedskrivningar10, negativa känslor11och central trötthet. Vissa forskare bevisa att …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöds av naturvetenskap Foundation i Peking (No.7162124) och Xin-ao Foundation för Beijing University i kinesisk medicin.
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. Neuroscience. 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. Neuroscience. 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).
