Een Rat Model van Centrale vermoeidheid met een gewijzigde methode met verscheidene Platform
14 augustus 2018
Hier presenteren we een protocol ter invoering van een rat model van Centrale vermoeidheid met behulp van de gewijzigde methode met verscheidene platform (MMPM).
Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in de modelconstructie van centrale vermoeidheid. Bijvoorbeeld, hoe vermoeidheid te produceren uit zowel fysische als psychologische aspecten en hoe deze te beoordelen. Het grote voordeel van deze techniek is om mentale factoren te combineren met de aangepaste meervoudige platformmethode om het begin van centrale vermoeidheid beter te simuleren.
We kwamen voor het eerst op het idee toen we de nauwe associatie opmerkten tussen intermitterende slaapdeprivatie en centrale vermoeidheid. We probeerden verschillende uren en dagen van deprivatie om centrale vermoeidheid te induceren, en ontdekten uiteindelijk dat 14 uur over 21 dagen het juiste patroon was. Het model toont een goede validiteit in centrale vermoeidheid, en het kan worden gebruikt in toekomstige studies om het onderliggende mechanisme van de ziekte te helpen beoordelen.
Begin met het bouwen van een ondoorzichtige plastic tank zonder deksel. Bevestig 15 ronde platformen op de bodem van de tank, die ordelijk zijn verdeeld in drie rijen en vijf kolommen. Laat voldoende ruimte tussen elk platform, ongeveer 13 centimeter tussen rijen en 10 centimeter tussen kolommen.
Installeer een kraan in de wateruitlaat aan de zijkant van de tank. Maak ten slotte een ijzerdraadnetdeksel voor de tank, met een voedseldoos eraan hangend. Begin met het nummeren van de staartwortels van de ratten met een marker.
Weeg de ratten, met uitzondering van de extreem lichte of zware, en verdeel de rest willekeurig in de model- en controlegroep. Plaats de ratten voorzichtig in de schone kooien en laat ze minimaal drie dagen acclimatiseren naar het lab. Zorg voor voldoende water- en voedselvoorraad.
Begin met het plaatsen van de tank op een vlakke dienst, vul hem dan met zeven centimeter warm water, ongeveer een centimeter onder het platformvlak. Doe vervolgens een dagwaarde van voer en water in de voedseldoos en hang deze op de deksel. Neem vervolgens de modelgroep van ratten uit de kooi bij de staart en plaats ze voorzichtig in de tank.
Laat alle ratten in het water vallen in plaats van op de platformen om hun angst voor water te motiveren. Zorg ervoor dat elke rat een platform krijgt om op te staan, terwijl ratten van de controlegroep in hun oorspronkelijke kooien blijven met voldoende voedsel en water. Bedek vervolgens de tank en bewaak de ratten.
Na 14 uur haal de modelratten uit de tank en droog hun haar met een föhn. Markeer de staarten van de ratten opnieuw als de markering vervaagt. Geef de rat vervolgens terug in de oorspronkelijke kooi met voedsel en water.
Spoel tenslotte de tank uit en open de kraan om het afvalwater weg te laten stromen. Steriliseer vervolgens de tank met een 75% ethanolspray. Open-veldtestresultaten geven aan dat, vergeleken met de controlegroep, er een significante afname is in zowel rechtopstaande bewegingen als gemiddelde snelheid van vrijwillige activiteit bij modelratten.
De verhoogde-plus-labyrinttest toont aan dat 21 dagen van het modelleren zowel de ingangen als de duur in de open arm significant verlaagde in vergelijking met de controlegroep, terwijl er een toename was in deze in de gesloten arm. De uitputtende zwemtest wees erop dat de zwemduur van de modelgroep significant korter is dan die van de controlegroep. Ten slotte geven deze resultaten aan dat dopamine in de hypothalamus, evenals de verhouding van dopamine tot serotonine, significant daalt in de modelgroep vergeleken met de controlegroep, terwijl het serotoninegehalte significant toeneemt.
Na het bekijken van deze video, zou je een goed begrip moeten hebben van hoe je een meervoudig platformtank kunt bouwen en toepassen in je centrale vermoeidheidsmodel. Dit is een niet-invasieve model, die gemakkelijk te beheersen is. Bij het proberen van dit model, is het belangrijk om de rust in de gaten te houden, aangezien ze in de eerste twee weken behoorlijk agressief zijn, en er kunnen verwondingen optreden.
Hoewel dit model bedoeld is om inzicht te geven in centrale vermoeidheid, kan het ook worden toegepast op andere ziekten door factoren te combineren of modelduur aan te passen, zoals navigatie vermoeidheid en depressie.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een protocol voor het introduceren van een ratmodel van centrale vermoeidheid met gebruik van de gemodificeerde multiple platform-methode (MMPM). De aanpak combineert mentale en fysieke factoren om centrale vermoeidheid beter te simuleren, met als doel de onderliggende mechanismen en de effecten van intermitterende slaapdeprivatie op het model te onderzoeken.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Gedragsbiologie
- Psychologie
Achtergrond
- Het model onderzoekt vermoeidheid die voortvloeit uit zowel fysieke als psychologische bronnen.
- Het maakt gebruik van de verbinding tussen slaapgebrek en centrale vermoeidheid.
- Er werd vastgesteld dat een blootstelling van 14 uur gedurende 21 dagen effectief vermoeidheid induceert.
- Valideert het gebruik van het model voor toekomstig onderzoek naar ziektemechanismen.
Doel van de studie
- Om een betrouwbaar ratmodel te ontwikkelen voor het bestuderen van centrale vermoeidheid.
- Om zowel de fysieke als de psychologische componenten van vermoeidheid te beoordelen.
- Om verdere studies naar de mechanismen van centrale vermoeidheid mogelijk te maken.
Gebruikte methoden
- Het hoofdplatform is een aangepaste tank met meerdere platforms voor het opwekken van centrale vermoeidheid.
- Het biologische model bestaat uit ratten, onderverdeeld in model- en controlegroepen op basis van gewicht en willekeurige toewijzing.
- De belangrijkste stappen omvatten de acclimatisatie van de ratten, het monitoren van het gedrag en het toepassen van stimulatietechnieken.
- Ratten in de modelgroep ondergingen een protocol van blootstelling aan water om vermoeidheid op te wekken.
- Verschillende gedragstesten werden gebruikt om de effecten na de blootstelling te beoordelen.
Belangrijkste resultaten
- Gedragstests onthulden een afname in beweging en activiteit in de modelgroep vergeleken met de controlegroep.
- Er werden significante veranderingen in de dopamine- en serotonineniveaus in de hypothalamus vastgesteld.
- De resultaten onderstrepen de rol van dopamine bij vermoeidheid, met implicaties voor studies naar het centrale zenuwstelsel.
- De reacties van het model valideerden de effectiviteit ervan bij het simuleren van centrale vermoeidheid.
Conclusies
- Deze studie stelt een niet-invasief, eenvoudig toepasbaar model vast voor onderzoek naar centrale vermoeidheid.
- De resultaten verbeteren het begrip van de mechanismen van centrale vermoeidheid, wat de weg vrijmaakt voor verdere exploratie van aanverwante aandoeningen.
- Het model kan worden aangepast voor het bestuderen van andere aandoeningen die beïnvloed worden door vergelijkbare factoren.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
Dit ratmodel voor centrale vermoeidheid maakt mechanische risicoreductie mogelijk in de vroege ontdekkingsfase door zowel fysieke als psychologische bijdragers aan vermoeidheid te simuleren, wat de targetvalidatie bij CNS-stoornissen ondersteunt. Het model biedt voorspellende waarde via kwantificeerbare gedragsmatige en neurochemische eindpunten, wat helpt bij de identificatie van lead-verbindingen en portfoliotriage voor indicaties gerelateerd aan vermoeidheid.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Onderzoekt therapeutische hypothesen door vermoeidheid te modelleren op basis van een combinatie van slaapgebrek en blootstelling aan stress.
- Operationele waarde: Maakt functionele targetvalidatie mogelijk via meetbare veranderingen in vrijwillige activiteit en angstachtig gedrag.
- Predictieve waarde: Ondersteunt mechanistische risicoreductie door model-fenotypen te koppelen aan veranderingen in centrale neurotransmitters.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt gevalideerde biologische systemen voor op compoundscreening door het vestigen van een stabiel vermoeidheidsfenotype.
- Operationele waarde: Levert gestandaardiseerde, reproduceerbare resultaten via open field-tests, de elevated plus maze en uitputtende zwemtests.
- Assay-gereedheid: Maakt een betrouwbare evaluatie mogelijk van compounds die centrale vermoeidheidspaden beïnvloeden, via kwantificeerbare bewegings- en biochemische readouts.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Translationele Continuïteit: Modelleert ziekterelateerde systemen met aangetoonde veranderingen in dopamine- en serotonineratio's, in overeenstemming met de pathofysiologie van centrale vermoeidheid bij mensen.
- Preklinische Validatie: Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen voor verdere ontwikkeling door de responsiviteit van het model op vermoeidheidopwekkende condities te bevestigen.
- Mechanistische Risicoreductie: Richt zich op voorspellende betrouwbaarheid door neurochemische veranderingen te valideren die klinische observaties weerspiegelen.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode past binnen het continuüm van ontdekking, van hypothesetoetsing tot lead-identificatie, en biedt een ziekterellevant systeem voor de validatie van targets in het centrale zenuwstelsel.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothese-testen door vermoeidheid te modelleren via intermitterende slaapdeprivatie en stress door blootstelling aan water.
- Screening: Maakt assays gereed via gestandaardiseerde gedragstesten die vrijwillige activiteit en angstachtig gedrag kwantificeren.
- Analytics: Biedt kwantitatieve metingen van afhankelijke variabelen, waaronder oprechterig gedrag, gemiddelde snelheid, arm-betredingen, duur, zwemduur en neurotransmitterniveaus.
- Translational Research: Legt een verband met preklinische continuïteit via gevalideerde veranderingen in hypothalamische dopamine en serotonine, die relevant zijn voor de mechanismen van vermoeidheidsstoornissen.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar platform voor het bestuderen van centrale vermoeidheid en aanverwante aandoeningen zoals depressie door middel van aanpasbare blootstellingsduuren.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellend vertrouwen door gevalideerde gedragsmatige en neurochemische fenotypes van centrale vermoeidheid.
- Operationele waarde: Standaardisatie en reproduceerbaarheid via gedefinieerde platformafstand, waterdiepte en blootstellingstijd.
- Strategische waarde: Verbeterde go/no-go-beslissingen door het verminderen van mechanistische ambiguïteit bij targets voor CZS-vermoeidheid.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering mogelijk op basis van de getrouwheid van het model ten opzichte van de symptomatologie van centrale vermoeidheid.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in het hanteren van knaagdieren, gedragstesten en neurochemische assaytechnieken.
- Necessiteert instrumentatie voor het onderhoud van watertanks, videotracking voor gedragsanalyse en HPLC of ELISA voor de kwantificering van neurotransmitters.
- Vereist cross-team standaardisatie van de modelduur, platformconfiguratie en protocollen voor gedragstesten.
- Omvat overwegingen voor adaptatie bij het wijzigen van de blootstellingsduur of het combineren van factoren voor andere vermoeidheidsgerelateerde modellen.
- Omvat praktische beperkingen, zoals het monitoren van inter-rat agressie tijdens de acclimatisatie om letsel te voorkomen en de dataintegriteit te waarborgen.
