Establecimiento de un dispositivo para la privación del sueño en ratones
Summary
El presente protocolo describe un método para establecer un dispositivo rentable basado en una plataforma basculante utilizado para inducir la privación del sueño en ratones. Este dispositivo ha demostrado ser eficaz para causar interrupciones en los patrones de sueño evidenciados por electroencefalograma (EEG), así como para inducir cambios metabólicos y moleculares asociados con la privación del sueño.
Abstract
La alteración del ritmo circadiano se refiere a la desincronización entre el entorno o comportamiento externo y el reloj molecular endógeno, lo que perjudica significativamente la salud. La falta de sueño es una de las causas más comunes de alteración del ritmo circadiano. Se han reportado varias modalidades (por ejemplo, plataformas en el agua, manejo suave, cámaras de barras deslizantes, tambores giratorios, agitadores orbitales, etc.) para inducir la privación del sueño en ratones para investigar sus efectos sobre la salud. El estudio actual presenta un método alternativo para la privación del sueño en ratones. Se diseñó un dispositivo automatizado basado en una plataforma basculante que es rentable e interrumpe eficientemente el sueño en ratones alojados en grupo a intervalos de tiempo ajustables. Este dispositivo induce cambios característicos de privación del sueño con una respuesta mínima al estrés. En consecuencia, este método puede resultar útil para los investigadores interesados en estudiar los efectos y los mecanismos subyacentes de la privación del sueño en la patogénesis de múltiples enfermedades. Además, ofrece una solución rentable, especialmente cuando se requieren varios dispositivos de privación del sueño para funcionar en paralelo.
Introduction
La alteración del ritmo circadiano se refiere a la desincronización entre el entorno o comportamiento externo y el reloj biológico endógeno. Una de las causas más comunes de la alteración del ritmo circadiano es la falta desueño. La falta de sueño no solo afecta negativamente a la salud humana, sino que también aumenta significativamente el riesgo de muchas enfermedades, como el cáncer2 y las enfermedades cardiovasculares3. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a los efectos perjudiciales de la privación del sueño siguen siendo en gran medida desconocidos, y el establecimiento de modelos de privación del sueño es esencial para mejorar nuestra comprensión al respecto.
Se han descrito varios métodos para la privación del sueño en ratones, como el uso de plataformas de agua4, manejo suave5, cámaras de barras deslizantes6, tambores giratorios7 y protocolos de agitación de jaulas 5,8,9. Las cámaras de barras deslizantes barren automáticamente las barras a través del fondo de la jaula, lo que obliga a los ratones a caminar sobre ellas y permanecer despiertos. Los protocolos de agitación de jaulas implican la colocación de jaulas en agitadores orbitales de laboratorio, lo que resulta en una interrupción eficiente del sueño. Si bien estos métodos son automáticos y efectivos, pueden ser costosos cuando se requiere que varios dispositivos funcionen en paralelo, especialmente para diseños de estudios específicos que involucran una gran cantidad de ratones privados de sueño necesarios para el perfil genético circadiano. Por otro lado, las plataformas de agua y los protocolos de manejo suave son métodos más baratos y simples que se usan comúnmente para inducir la privación del sueño. Sin embargo, la plataforma de agua no permite el control automático de los ciclos de privación-descanso preespecificados10,11, y el manejo suave requiere una vigilancia continua por parte de los investigadores para perturbar el sueño. Además, otras modalidades, como los tambores giratorios, pueden confundirse con el aislamiento social o el estrés12.
Inspirados en el método basado en agitadores orbitales, nuestro objetivo es introducir un protocolo para establecer un dispositivo basado en una plataforma basculante para la privación del sueño en ratones. Este método es barato, efectivo, mínimamente estresante, controlable y automatizado. El protocolo actual nos permite crear un dispositivo basado en una plataforma basculante a un coste aproximadamente diez veces más barato que el de los agitadores orbitales, en función de nuestra accesibilidad. Este dispositivo interrumpió eficazmente el sueño en ratones alojados en grupos e indujo cambios característicos de privación del sueño con una respuesta mínima al estrés. Será especialmente útil para los investigadores interesados en investigar los efectos y los mecanismos subyacentes de la privación del sueño en la patogénesis de múltiples enfermedades, particularmente cuando el estudio involucra la privación del sueño en múltiples grupos en paralelo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los modelos murinos de privación del sueño son esenciales para estudiar los efectos de la interrupción del sueño en diversas enfermedades, incluidas las enfermedades cardiovasculares21, las afecciones psiquiátricas22 y los trastornos neurológicos23. Entre las estrategias de privación de sueño existentes en ratones, los abordajes físicos que implican la interrupción repetitiva del sueño a corto plazo son los más utilizados<sup class="xref"…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo contó con el apoyo de subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (82230014, 81930007, 82270342), el Programa de Líderes Académicos Sobresalientes de Shanghái (18XD1402400), la Comisión de Ciencia y Tecnología de la Municipalidad de Shanghái (22QA1405400, 201409005200, 20YF1426100), el Programa de Talento Pujiang de Shanghái (2020PJD030), SHWSRS (2023-62), el Centro de Investigación Clínica de Shanghái para el Envejecimiento y la Medicina (19MC1910500) y el Programa de Innovación de Postgrado de la Facultad de Medicina de Bengbu (Byycxz21075).
Materials
| 1.5 mL microcentrifuge tube | Axygen | MCT-150-C-S | |
| 50 mL centrifuge tube | NEST | 602002 | |
| Adenosine ELISA kit | Ruifan technology | RF8885 | |
| Animal cage | ZeYa tech | MJ2 | |
| Blood glucose meter | YuYue | 580 | |
| C57BL/6J Mice | JieSiJie Laboratory Animal | N/A | Age: 8-10 weeks |
| Connecting rod | ShengXiang Tech | N/A | Length: 20 cm |
| Cooling fan | LiMing | EFB0805VH | Supply voltage: 5 V; Power consumption: 1.2 W; Air flow: 26.92 cfm; Dimensions: 40 mm * 40 mm * 56 mm |
| Corticosterone ELISA kit | Elabscience | E-OSEL-M0001 | |
| EEG/EMG recording and analysis system | Pinnacle Technology | 8200-K1-iSE3 | |
| Isoflurane | RWD | 20071302 | |
| mosquito hemostats | FST | 13011-12 | Surgical instrument |
| Motor and motor mount | MingYang | MY36GP-555 | Supply voltage: 24 V dc; Shaft diameter: 8 mm; Maximum output torque: 100 Kgf.cm; Maximum output speed: 10 rpm |
| NanoDrop 2000c | Thermo Scientific | NanoDrop 2000c | |
| Power brick adapter | MingYang | QiYe-0243 | Input voltage: 110-220V ac; Output voltage: 24 V dc; Outputcurrent: 2 A; Cable length: 2 m |
| qPCR commercial kit | Vazyme | Q711-02 | |
| qPCR measurement equipment | Roche | 480 | |
| Rectangle platform attached with a screw-compatible steel cylinder | Customized | N/A | Width: 20 cm; length: 25 cm; length of the cylinder: 30 cm, thickness: 2 mm |
| Reverse RNA to cDNA commercial kit | Vazyme | R323-01 | |
| Screw and nut | Guwanji | N/A | Inner diameter: 6 mm, 12 mm |
| Screw-compatible steel cylinder | Customized | N/A | Length: 300 mm |
| Slotted steel channels | Customized | N/A | Length: 400 mm or 500 mm, thickness: 2 mm |
| Time contactor | LiXiang | DH48S-S | Supply voltage: 110-220 V ac; Units measured: hours, minutes, seconds; Contact configuration: DPDT |
| TRIzol | Vazyme | R401-01 |
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