Farelerde Transkraniyal Photobiomodulation tedavisi için bir iletişim kuralı
Summary
Photobiomodulation tedavi geniş bir nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların tedavisi için yenilikçi bir noninvaziv modalite ve aynı zamanda sağlıklı beyin fonksiyonlarını artırabilir. Bu iletişim kuralı tarafından diğer laboratuvar Rodents kullanmak için adapte edilebilir Transkraniyal ışık teslim farelerde beyin photobiomodulation gerçekleştirmek için adım adım yönergeler içerir.
Abstract
Transkraniyal photobiomodulation beyin bioenergetics, beyin fonksiyonları nörolojik ve psikiyatrik bozukluklar geniş bir alanda ve bilişsel gerileme yaşa bağlı hafıza geliştirme geliştirmek için bir potansiyel yenilikçi noninvaziv terapötik yaklaşımdır ve nörodejeneratif hastalıklar. Biz Transkraniyal photobiomodulation terapi (PBMT) fareler için bir laboratuvar protokol tanımlamak. Yaşlı BALB/c fare (18 aylık) bir 660 nm lazer transcranially, 2 hafta boyunca günde bir kez ile tedavi edilir. Olay kırmızı ışık kafa derisi üzerinde yaklaşık % 1’i dorsal hipokampus penetran kortikal yüzeyden 1 mm derinlik ulaşır lazer geçirgenliği verileri gösterir. Tedavi sonuçları iki yöntemle değerlendirilir: bir Barnes labirent bir hipokampus bağımlı kayma öğrenme ve hafıza görev değerlendirme test ve bioenergetics Dizin kullanılan ölçüm hipokampal ATP düzeyleri. Barnes görev sonuçlarını uzamsal bellek donanım yaş eşlemeli denetimleri ile karşılaştırıldığında lazer tedavi Yaşlı fareler gösterir. Lazer tedavisi gösterir sonra biyokimyasal analiz hipokampal ATP düzeyleri artmış. Bellek performansı geliştirme potansiyel bir gelişme kırmızı lazer tedavi ile indüklenen hipokampal enerji metabolizması nedeniyle olduğunu varsayıyorum. Bu iletişim kuralı potansiyel translasyonel nörolojik, tavşan, kedi, köpek veya maymun gibi sık kullanılan diğer türler adapte beri gözlemler farelerde hayvan diğer modeller için uzun olabilir. Transkraniyal photobiomodulation kognitif bozukluk yaşa bağlı olarak umut verici bir tedavi yaklaşımı olabilir bir güvenli ve uygun maliyetli yöntemidir var.
Introduction
PBMT veya alt düzey lazer ışık tedavisi (LLLT), biyolojik doku uyarılması lazer veya ışık – yayan diyotlar (LED’ler) ışık enerjisi tarafından temelli tedavi yöntemleri başvurduğu genel bir terimdir. Hemen hemen tüm PBMT tedaviler ile yakın kızılötesi (Nur) ışık dalga boylarında, kırmızıdan 600 1100 nm, 1 ile 500 arasında bir çıkış gücü uygulanır mW ve değişen bir akım 20 J/cm2 (bkz: Chung vd.1).
Transkraniyal PBMT başından bir dış ışık kaynağı (lazer veya LED’ler)2kullanarak ışınlama tarafından yürütülen bir noninvaziv ışık teslim yöntemidir. Hayvan uygulamaları için ilgili kişi veya aygıtlar hayvanın kafasında LED veya lazer prob yerleşimini bu yöntem içerir. Faiz tedavi bölgeye bağlı olarak, hafif bir sonda (için tüm beyin bölgeleri kapsayan) tüm Merkez over veya baş, prefrontal, frontal veya parietal bölge gibi belirli bir bölümünün üzerine yerleştirilebilir. Kırmızı/nur ışık kafa derisi, kafatası ve dura mater kısmi iletim kortikal yüzey seviyesine ulaşmak ve foton enerji terapötik yararları üretmek için yeterli bir miktar sağlar. Daha sonra beyin3daha derin yapıların ulaşıncaya kadar teslim edilen hafif dozda kortikal düzeyinde gri ve beyaz beyin dokusu dağıtılmasını.
Işık Red far-red bölge (600-680 nm) ve erken NIR bölge (800-870 nm) spektral bantlarında sitokrom c oksidaz, mitokondrial solunum zinciri4terminal enzim soğurma spektrumu karşılık gelir. PBMT kırmızı/NIR spektrumda mitokondrial elektron taşıma artışlar sonuçlanan photodissociation nitrik oksit (NO) sitokrom c oksidaz, neden olur ve sonuçta, ATP üretimi5arttı, onaylanmadığına karar. Nöronal uygulamaları ile ilgili potansiyel neurostimulatory yararları preklinik çalışmaları, travmatik beyin hasarı (TBY)6kemirgen modelleri de dahil olmak üzere çeşitli yöntemleri bildirilmiştir Transkraniyal ışınlama kullanarak PBMT beyin, Akut inme7, Alzheimer hastalığı (Ah)8, Parkinson hastalığı (PD)9, depresyon10ve yaşlanma11.
Beyin yaşlanma olumsuz yönde etkileyen öğrenme ve hafıza12gibi bazı bilişsel işlevler nöropsikolojik bir durum olarak kabul edilir. Mitokondri birincil organelleri ATP üretimi ve nöronal bioenergetics sorumlu vardır. Mitokondrial disfonksiyon Mekansal kullan bellek, hipokampus13gibi bağlı olan beyin bölgeleri içinde yaşa bağlı açıkları ile ilişkili olduğu bilinmektedir. Çünkü mitokondriyal bioenergetics modülasyon tarafından öncelikle eylemleri kırmızı/NIR ile kafatası tedavi ışık hipokampüs yeterli teslim edilen ışık dozajı mekansal hafıza sonuçları14düzelme neden olabilir.
Geçerli protokol amacı Transkraniyal PBMT yordam farelerde, kırmızı ışık seviyesinin düşük kullanarak göstermektir. Gerekli lazer ışık geçirgenliği ölçümleri yaşlı farelerin baş dokular ile açıklanmıştır. Ayrıca, Barnes labirent, hipokampus bağımlı kayma öğrenme ve bellek görev ve hipokampal ATP düzeyleri, bir bioenergetics dizin olarak olarak kullanılan hayvanlarda tedavi etkisi değerlendirilmesi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biz farelerde Transkraniyal PBMT yordamı yürütmek için bir protokol tanımlamak. Bu iletişim kuralı özellikle kemirgenler üzerinde duruldu photobiomodulation araştırma yapmak neuroscience laboratuarları hedeflenmektedir. Ancak, bu iletişim kuralını Nörobilim alanında tavşan, kedi, köpek ya da maymun gibi sık kullanılan diğer Laboratuvar hayvanlarının adapte edilebilir.
Şu anda, Transkraniyal PBMT kırmızı/NIR lazerler ve LED ile soruşturma artan ilgi yoktur. Kemirgen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser S.S.-E. için (No 61019 vermek) Tebriz Üniversitesi Tıp Bilimleri bir grant tarafından desteklenen ve LiteCure LLC, Newark, DE, Amerika L.D.T. için bir yayın hibe Yazarlar immünoloji bölümü ve eğitim Geliştirme Merkezi (EDC) Tebriz Üniversitesi Tıbbi Bilimler kendi tür yardım için teşekkür etmek istiyorum.
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
- Chung, H., et al. The nuts and bolts of low-level laser (light) therapy. Annals of Biomedical Engineering. 40 (2), 516-533 (2012).
- Salehpour, F., et al. Brain Photobiomodulation Therapy: a Narrative Review. Molecular Neurobiology. , 1-36 (2018).
- Hamblin, M. R. Shining light on the head: photobiomodulation for brain disorders. BBA Clinical. 6, 113-124 (2016).
- Karu, T. I., Pyatibrat, L. V., Kolyakov, S. F., Afanasyeva, N. I. Absorption measurements of a cell monolayer relevant to phototherapy: reduction of cytochrome c oxidase under near IR radiation. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 81 (2), 98-106 (2005).
- de Freitas, L. F., Hamblin, M. R. Proposed mechanisms of photobiomodulation or low-level light therapy. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 22 (3), 348-364 (2016).
- Xuan, W., Vatansever, F., Huang, L., Hamblin, M. R. Transcranial low-level laser therapy enhances learning, memory, and neuroprogenitor cells after traumatic brain injury in mice. Journal of Biomedical Optics. 19 (10), 108003 (2014).
- DeTaboada, L., et al. Transcranial application of low-energy laser irradiation improves neurological deficits in rats following acute stroke. Lasers in Surgery and Medicine: The Official Journal of the American Society for Laser Medicine and Surgery. 38 (1), 70-73 (2006).
- De Taboada, L., et al. Transcranial laser therapy attenuates amyloid-β peptide neuropathology in amyloid-β protein precursor transgenic mice. Journal of Alzheimer’s Disease. 23 (3), 521-535 (2011).
- Oueslati, A., et al. Photobiomodulation suppresses alpha-synuclein-induced toxicity in an AAV-based rat genetic model of Parkinson’s disease. PloS One. 10 (10), e0140880 (2015).
- Xu, Z., et al. Low-level laser irradiation improves depression-like behaviors in mice. Molecular Neurobiology. 54 (6), 4551-4559 (2017).
- Salehpour, F., et al. Transcranial low-level laser therapy improves brain mitochondrial function and cognitive impairment in D-galactose–induced aging mice. Neurobiology of Aging. 58, 140-150 (2017).
- Grady, C. The cognitive neuroscience of ageing. Nature Reviews Neuroscience. 13 (7), 491 (2012).
- Beal, M. F. Mitochondria take center stage in aging and neurodegeneration. Annals of Neurology. Official Journal of the American Neurological Association and the Child Neurology Society. 58 (4), 495-505 (2005).
- Lu, Y., et al. Low-level laser therapy for beta amyloid toxicity in rat hippocampus. Neurobiology of Aging. 49, 165-182 (2017).
- Seibenhener, M. L., Wooten, M. C. Use of the open field maze to measure locomotor and anxiety-like behavior in mice. Journal of Visualized Experiments. (96), e52434 (2015).
- Rosenfeld, C. S., Ferguson, S. A. Barnes maze testing strategies with small and large rodent models. Journal of Visualized Experiments. (84), e51194 (2014).
- Huang, Y. Y., Chen, A. C. H., Carroll, J. D., Hamblin, M. R. Biphasic dose response in low level light therapy. Dose Response. 7 (4), 358-383 (2009).
- Mohammed, H. S. Transcranial low-level infrared laser irradiation ameliorates depression induced by reserpine in rats. Lasers in Medical Science. 31 (8), 1651-1656 (2016).
- Zhang, Y., Zhang, C., Zhong, X., Zhu, D. Quantitative evaluation of SOCS-induced optical clearing efficiency of skull. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 5 (1), 136 (2015).
- Shaw, V. E., et al. Neuroprotection of midbrain dopaminergic cells in MPTP-treated mice after near-infrared light treatment. Journal of Comparative Neurology. 518 (1), 25-40 (2010).
- Moro, C., et al. Photobiomodulation inside the brain: a novel method of applying near-infrared light intracranially and its impact on dopaminergic cell survival in MPTP-treated mice. Journal of Neurosurgery. 120 (3), 670-683 (2014).
- Reinhart, F., et al. The behavioural and neuroprotective outcomes when 670 nm and 810 nm near infrared light are applied together in MPTP-treated mice. Neuroscience Research. 117, 42-47 (2017).
- Sadowski, M., et al. Amyloid-β deposition is associated with decreased hippocampal glucose metabolism and spatial memory impairment in APP/PS1 mice. Journal of Neuropathology and Experimental Neurology. 63 (5), 418-428 (2004).
