Szczurzy model zmęczenia centralnego przy użyciu zmodyfikowanej metody wieloplatformowej
14 sierpnia 2018
Tutaj prezentujemy protokół wprowadzający szczurzy model zmęczenia centralnego przy użyciu zmodyfikowanej metody wieloplatformowej (MMPM).
Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w konstrukcji modelu zmęczenia centralnego. Na przykład, jak wywołać zmęczenie zarówno w aspekcie fizycznym, jak i psychicznym oraz jak je ocenić. Główną zaletą tej techniki jest połączenie czynników psychicznych za pomocą zmodyfikowanej metody wieloplatformowej, aby lepiej symulować początek zmęczenia centralnego.
Po raz pierwszy wpadliśmy na ten pomysł, gdy zauważyliśmy ścisły związek między okresowym brakiem snu a zmęczeniem centralnym. Próbowaliśmy różnych godzin i dni deprywacji, aby wywołać centralne zmęczenie i ostatecznie stwierdziliśmy, że 14 godzin w ciągu 21 dni to właściwy wzorzec. Model wykazuje dobrą trafność w zakresie zmęczenia centralnego i może być wykorzystany w przyszłych badaniach, aby pomóc w przeglądzie mechanizmu leżącego u podstaw choroby.
Zacznij od zbudowania nieprzezroczystego plastikowego zbiornika bez pokrywy. Zamocuj 15 okrągłych platform na dnie zbiornika, które są uporządkowane w trzech rzędach i pięciu kolumnach. Pozostaw wystarczająco dużo miejsca między każdą platformą, około 13 centymetrów między rzędami i 10 centymetrów między kolumnami.
Zamontuj kran w wylocie wody po bocznej stronie zbiornika. Na koniec zrób osłonę z siatki żelaznej na zbiornik, na której wisi pudełko na żywność. Zacznij od ponumerowania korzeni ogonów szczurów za pomocą markera.
Zważ szczury, z wyłączeniem tych wyjątkowo lekkich lub ciężkich, a resztę podziel losowo na grupę modelową i kontrolną. Delikatnie umieść szczury w czystych klatkach i pozwól im zaaklimatyzować się w laboratorium przez co najmniej trzy dni. Zapewnij wystarczające zaopatrzenie w wodę i żywność.
Zacznij od umieszczenia zbiornika na płaskim serwisie, a następnie napełnij go siedmioma centymetrami ciepłej wody, około jednego centymetra poniżej płaskiej platformy. Następnie włóż do pudełka na żywność paszę i wodę na jeden dzień i zawieś je na pokrywie. Następnie wyjmij modelową grupę szczurów z klatki za ogon i delikatnie włóż je do zbiornika.
Wystrzel wszystkie szczury w wodzie zamiast na platformy, aby zmotywować ich strach przed wodą. Upewnij się, że każdy szczur ma platformę, na której może stanąć, podczas gdy szczury z grupy kontrolnej pozostają w swoich oryginalnych klatkach z wystarczającą ilością pożywienia i wody. Następnie przykryj zbiornik i monitoruj szczury.
Po 14 godzinach wyjmij model szczurów ze zbiornika i wysusz ich włosy suszarką. Zwróć uwagę na ogony szczurów, jeśli znikną. Następnie włóż szczura z powrotem do oryginalnej klatki z jedzeniem i wodą.
Na koniec przepłucz zbiornik i otwórz kran, aby odprowadzić ścieki. Następnie wysterylizuj zbiornik za pomocą sprayu 75% etanolu. Wyniki badań na otwartym polu wskazują, że w porównaniu z grupą kontrolną obserwuje się znaczny spadek zarówno ruchu odchowu, jak i średniej prędkości dobrowolnej aktywności u szczurów modelowych.
Test labiryntu z podwyższonym plusem pokazuje, że 21 dni modelowania znacznie zmniejszyło zarówno wejścia, jak i czas trwania w otwartym ramieniu w porównaniu z grupą kontrolną, podczas gdy nastąpił wzrost w przypadku zamkniętego ramienia. Wyczerpujący test pływacki wykazał, że czas pływania w grupie modelowej jest znacznie krótszy niż w grupie kontrolnej. Wreszcie, wyniki te wskazują, że dopamina w podwzgórzu, a także stosunek dopaminy do serotoniny, znacznie spada w grupie modelowej w porównaniu z grupą kontrolną, podczas gdy zawartość serotoniny znacznie wzrasta.
Po obejrzeniu tego filmu powinniście dobrze zrozumieć, jak zbudować czołg wieloplatformowy i zastosować go w swoim centralnym modelu zmęczeniowym. Jest to model nieinwazyjny, który jest łatwy do opanowania. Wypróbowując ten model, bardzo ważne jest, aby mieć oko na resztę, ponieważ w ciągu pierwszych dwóch tygodni są one dość agresywne i może dojść do kontuzji.
Chociaż model ten ma na celu zapewnienie wglądu w zmęczenie centralne, można go również zastosować do innych chorób poprzez sumowanie czynników lub dostosowywanie czasu trwania modelu, takich jak zmęczenie nawigacją i depresja.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia protokół wprowadzenia szczurzego modelu zmęczenia ośrodkowego z wykorzystaniem zmodyfikowanej metody wieloplatformowej (MMPM). Podejście to łączy czynniki psychiczne i fizyczne, aby lepiej symulować zmęczenie ośrodkowe, w celu zbadania mechanizmów leżących u jego podstaw oraz wpływu przerywanego pozbawienia snu na ten model.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Biologia behawioralna
- Psychologia
Wprowadzenie
- Model bada zmęczenie wynikające z przyczyn fizycznych i psychologicznych.
- Wykorzystuje on powiązanie między deprywacją snu a zmęczeniem ośrodkowym.
- Stwierdzono, że 14-godzinna ekspozycja przez 21 dni skutecznie indukuje zmęczenie.
- Potwierdza przydatność modelu do przyszłych badań nad mechanizmami chorobowymi.
Cel badania
- Opracowanie wiarygodnego modelu szczurzego do badania zmęczenia ośrodkowego.
- Ocena zarówno fizycznych, jak i psychologicznych komponentów zmęczenia.
- Umożliwienie dalszych badań nad mechanizmami zmęczenia ośrodkowego.
Zastosowane metody
- Główną platformą jest zmodyfikowany wielopłaszczyznowy zbiornik służący do indukowania zmęczenia ośrodkowego.
- Model biologiczny składa się ze szczurów podzielonych na grupę modelową i kontrolną na podstawie masy ciała oraz losowego przydziału.
- Kluczowe etapy obejmują aklimatyzację szczurów, monitorowanie zachowania oraz stosowanie technik stymulacji.
- Szczury w grupie modelowej poddano protokołowi ekspozycji na wodę w celu wywołania zmęczenia.
- Różnorodne testy behawioralne posłużyły do oceny efektów po ekspozycji.
Główne wyniki
- Testy behawioralne wykazały zmniejszenie ruchliwości i aktywności w grupie modelowej w porównaniu z grupą kontrolną.
- W podwzgórzu odnotowano istotne zmiany poziomu dopaminy i serotoniny.
- Wyniki podkreślają rolę dopaminy w zmęczeniu, co ma znaczenie dla badań nad ośrodkowym układem nerwowym.
- Reakcje modelu potwierdziły jego skuteczność w symulowaniu zmęczenia ośrodkowego.
Wnioski
- Niniejsze badanie ustanawia nieinwazyjny, łatwy w zastosowaniu model do badań nad zmęczeniem ośrodkowym.
- Wyniki poprawiają zrozumienie mechanizmów zmęczenia ośrodkowego, torując drogę do dalszego badania powiązanych z nim zaburzeń.
- Model ten może zostać dostosowany do badania innych schorzeń pod wpływem podobnych czynników.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ten szczurzy model zmęczenia ośrodkowego umożliwia mechanistyczną redukcję ryzyka we wczesnej fazie odkrywania leków poprzez symulowanie fizycznych i psychologicznych czynników przyczyniających się do zmęczenia, co wspiera walidację celów terapeutycznych w zaburzeniach OUN. Model ten posiada wartość prognostyczną dzięki mierzalnym punktom końcowym behawioralnym i neurochemicznym, pomagając w identyfikacji wiodących cząsteczek oraz selekcji projektów w portfolio dla wskazań związanych ze zmęczeniem.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Weryfikacja hipotez terapeutycznych poprzez modelowanie zmęczenia wynikającego z połączenia deprywacji snu i ekspozycji na stres.
- Wartość operacyjna: Umożliwia funkcjonalną walidację celu poprzez mierzalne zmiany w aktywności dobrowolnej i zachowaniach przypominających lęk.
- Wartość prognostyczna: Wspiera ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez powiązanie fenotypów modelu ze zmianami w centralnych neurotransmiterach.
Przesiew i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Przygotowanie zwalidowanych systemów biologicznych do przesiewania związków poprzez ustanowienie stabilnego fenotypu zmęczenia.
- Wartość operacyjna: Uzyskanie zestandaryzowanych, powtarzalnych wyników za pomocą testu otwartego pola, labiryntu podwyższonego plus oraz testu pływania do wyczerpania.
- Gotowość testu: Umożliwienie wiarygodnej oceny związków wpływających na szlaki zmęczenia ośrodkowego poprzez mierzalne odczyty biochemiczne i ruchowe.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ciągłość translacyjna: Modelowanie systemów istotnych dla przebiegu choroby z wykazanymi zmianami w stosunkach dopaminy i serotoniny, co jest zgodne z patofizjologią centralnego zmęczenia u ludzi.
- Walidacja przedkliniczna: Wsparcie decyzji dotyczących rozwoju projektu z uwzględnieniem analizy ryzyka poprzez potwierdzenie reaktywności modelu na warunki wywołujące zmęczenie.
- Redukcja ryzyka mechanistycznego: Skupienie się na wiarygodności prognostycznej poprzez walidację zmian neurochemicznych odzwierciedlających obserwacje kliniczne.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum procesu odkrywania leków, od testowania hipotez po identyfikację związków wiodących, zapewniając system istotny dla danej choroby w celu walidacji celów terapeutycznych w OUN.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez poprzez modelowanie zmęczenia za pomocą przerywanej deprywacji snu oraz stresu wywołanego ekspozycją na wodę.
- Przesiewanie: Zapewnia gotowość do analiz za pomocą standaryzowanych testów behawioralnych, które kwantyfikują aktywność dobrowolną i zachowania przypominające lęk.
- Analityka: Dostarcza ilościowych pomiarów zmiennych zależnych, w tym ruchu pionowego (rearing), średniej prędkości, liczby wejść do ramion, czasu trwania, czasu pływania oraz poziomów neuroprzekaźników.
- Badania translacyjne: Łączy się z ciągłością przedkliniczną poprzez zwalidowane zmiany poziomu dopaminy i serotoniny w podwzgórzu, istotne dla mechanizmów zaburzeń zmęczenia.
- Zastosowania instytucjonalne: Tworzy platformę wielokrotnego użytku do badania zmęczenia ośrodkowego i powiązanych stanów, takich jak depresja, poprzez regulację czasu trwania ekspozycji.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Pewność prognostyczna dzięki zwalidowanym fenotypom behawioralnym i neurochemicznym zmęczenia ośrodkowego.
- Wartość operacyjna: Standaryzacja i powtarzalność dzięki określonym odstępom platformy, głębokości wody i czasie ekspozycji.
- Wartość strategiczna: Usprawnienie decyzji go/no-go poprzez zmniejszenie niejednoznaczności mechanistycznej w obrębie celów zmęczenia ośrodkowego układu nerwowego.
- Wpływ na portfolio: Umożliwienie priorytetyzacji skorygowanej o ryzyko w oparciu o wierność modelu względem symptomatologii zmęczenia ośrodkowego.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie obchodzenia się z gryzoniami, testów behawioralnych oraz technik analizy neurochemicznej.
- Konieczne jest posiadanie aparatury do konserwacji zbiorników z wodą, systemu śledzenia wideo do analizy behawioralnej oraz sprzętu HPLC lub zestawów ELISA do oznaczania ilości neurotransmiterów.
- Wymagana jest standaryzacja czasu modelowania, konfiguracji platformy oraz protokołów testów behawioralnych pomiędzy zespołami.
- W przypadku modyfikacji czasu ekspozycji lub łączenia czynników w innych modelach związanych z zmęczeniem należy uwzględnić kwestie adaptacyjne.
- Obejmuje ograniczenia praktyczne, takie jak monitorowanie agresji między szczurami podczas aklimatyzacji w celu zapobiegania obrażeniom i zapewnienia spójności danych.
