A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
מחקר זה מציג את הטכנולוגיה הלא פולשנית והניידת של פוטוביומודולציה טרנס-גולגולתית תחת בקרה אלקטרואנצפלוגרפית לגירוי הסרת רעלים לימפטיים (למשל, עמילואיד-בטא מסיס) ממוחם של עכברים זכרים מזדקנים ולא מורדמים מסוג BALB/c במהלך שינה עמוקה טבעית.
כלי הלימפה של קרום המוח (MLVs) ממלאים תפקיד חשוב בסילוק רעלים מהמוח. פיתוח טכנולוגיות חדשניות לגירוי תפקודי MLV הוא כיוון מבטיח בהתקדמות הטיפול במחלות מוח שונות הקשורות להפרעות MLV, כולל מחלות אלצהיימר ופרקינסון, גידולי מוח, פגיעות מוח טראומטיות ודימומים תוך גולגולתיים. שינה היא מצב טבעי שבו תהליכי הניקוז של המוח פעילים ביותר. לכן, גירוי של ניקוז המוח MLV במהלך השינה עשוי להיות ההשפעות הטיפוליות הבולטות ביותר. עם זאת, טכנולוגיות מסחריות כאלה אינן קיימות כיום.
מחקר זה מציג טכנולוגיה ניידת חדשה של פוטוביומודולציה טרנס-גולגולתית (tPBM) תחת בקרה אלקטרואנצפלוגרפית (EEG) של שינה, שנועדה לעורר סילוק רעלים (למשל, עמילואיד-בטא מסיס (Aβ)) ממוחם של עכברי BALB/c מזדקנים עם היכולת להשוות את היעילות הטיפולית של משאבים אופטיים שונים. ניתן להשתמש בטכנולוגיה במצב הטבעי של כלוב ביתי ללא הרדמה, תוך שמירה על הפעילות המוטורית של עכברים. נתונים אלה פותחים אפשרויות חדשות לפיתוח טכנולוגיות פוטו לא פולשניות ומבטיחות קלינית לתיקון שינויים הקשורים לגיל בתפקודי MLV ובתהליכי ניקוז המוח ולניקוי יעיל של רקמות המוח ממטבוליטים ורעלנים. טכנולוגיה זו מיועדת הן למחקרים פרה-קליניים של תפקודי המוח הישן והן לפיתוח טיפולים רלוונטיים קלינית למחלות מוח הקשורות לשינה.
כלי הלימפה של קרום המוח (MLVs) ממלאים תפקיד חשוב בסילוק רעלים ומטבוליטים מרקמות המוח 1,2,3. נזק של MLV במחלות מוח שונות, כולל גידולים, פגיעות מוח טראומטיות, דימומים ותהליכים נוירודגנרטיביים, מלווה בירידה בתפקודי MLV מה שמוביל להתקדמות של פתולוגיות אלה 1,2,3,4,5,6 . לכן, פיתוח שיטות לגירוי של MLVs פותח אופקים חדשים בהופעתן של טכנולוגיות יעילות לטיפול במחלות מוח. לאחרונה, הוצעה טכנולוגיה לא פולשנית לפוטוביומודולציה טרנס-גולגולתית יעילה (tPBM) כדי לעורר MLV ולהסיר רעלים כגון דם ו-Aβ מהמוח 5,7,8,9,10,11,12. מעניין לציין כי שינה עמוקה היא גורם טבעי להפעלת תהליכי ניקוז לימפטי במוח13,14. בהתבסס על עובדה זו, הגיוני להניח כי tPBM של MLV במהלך השינה עשוי להיות בעל השפעות טיפוליות יעילות יותר מאשר במהלך ערות 9,11,12,15. עם זאת, אין כיום טכנולוגיות מסחריות עבור tPBM במהלך שינה16. בנוסף, ניסויים בבעלי חיים לחקר ההשפעות הטיפוליות של tPBM מבוצעים תחת הרדמה, אשר נדרשת כדי להעביר אור במדויק למוח. עם זאת, הרדמה משפיעה באופן משמעותי על ניקוז המוח, מה שמקטין את איכות תוצאות המחקר17.
Aβ הוא תוצר מטבולי של פעילות עצבית תקינה18. כפי שהתבסס בתאי עצב בקליפת המוח של חולדות בתרבית, Aβ משתחרר מהם בקצב גבוה לתוך החלל החוץ-תאי (2-4 מולקולות/נוירונים/ים עבור Aβ)19. ישנן ראיות לכך שהצורה המומסת של Aβ, הממוקמת בחללים החוץ תאיים והפריווסקולריים, רעילה ביותר לנוירונים ולסינפסות20. Aβ המסיס מנוקה במהירות מהמוח האנושי במהלך 1-2.5 שעות21. MLVs הם המנהרות להסרת Aβ המסיס מהמוח 1,7 שיורד עם הגיל, מה שמוביל להצטברות של Aβ במוח הזקן 1,22. ישנן ראיות לכך שהפרעות חוץ-תאיות ברמות Aβ במוח מתואמות עם ביצועים קוגניטיביים בהזדקנות וקשורות להתפתחות מחלת אלצהיימר (AD)23,24. לכן, מכרסמים זקנים וזקנים נחשבים חלופות למודלים טרנסגניים לחקר עמילואידוזיס, כולל AD25,26.
מחקר זה מציג טכנולוגיית tPBM מקורית וניידת תחת בקרה אלקטרואנצפלוגרפית (EEG) של שינה עמוקה או לא מהירה של תנועות עיניים (NREM) בעכברי BALB/c זכרים לא מורדמים בגילאים שונים כדי לעורר פינוי לימפתי של Aβ מהמוח למערכת הלימפה ההיקפית (בלוטות הלימפה הצוואריות העמוקות, dcLNs).
כל ההליכים בוצעו בהתאם ל"מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה", הנחיה 2010/63/האיחוד האירופי להגנה על בעלי חיים המשמשים למטרות מדעיות, והנחיות משרד המדע וההשכלה הגבוהה של הפדרציה הרוסית (Nº 742 מיום 13.11.1984), שאושרו על ידי הוועדה לביואתיקה של אוניברסיטת סראטוב (פרוטוקול מס '7, 22.09.2022).
1. הרכבת חומרה
2. מדריך תוכנה (איור 4)
3. השתלת מערכת רישום EEG (איור 5)
4. השתלת צלחת עבור PBM
5. הכנת קטטר כרוני
6. השתלת קטטר כרוני בחדר הלטרלי הימני
7. tPBM תחת בקרת EEG של שנת NREM
8. הדמיה קונפוקלית של הסרת הלימפה של Aβ ממוח העכבר
9. ניתוח של Aβ בליזטים של רקמות המוח
בשלב הראשון, המחקר התמקד בביסוס מינון האור היעיל (נורית LED של 1050 ננומטר) לגירוי הסרה לימפטית של Aβ פלואורסצנטי מהמוח ל-dcLN בעכברים בוגרים ערים (בני 2-3 חודשים, 26-29 גרם) זכרים מסוג BALB/c. המינונים הקלים נבחרו באופן אקראי כ-10 J/cm2, 20 J/cm2 ו-30 J/cm2 בהתבסס על מחקרים קודמים שלנו על השפ?...
MLV הם יעד חשוב לפיתוח טכנולוגיות חדשניות לוויסות ניקוז המוח וסילוק פסולת תאית ופסולת מהמוח, במיוחד בקרב נבדקים מבוגרים שתפקוד MLV שלהם יורד 1,22. במצב הומיאוסטטי, שינה עמוקה קשורה להפעלה טבעית של ניקוי רקמת המוח13,14. לכן, ברור לצפ?...
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי מענק מהקרן הרוסית למדע (מס '23-75-30001).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.1% Tween20 | Helicon, Russia | SB-G2009-100ML | |
Catheter | Scientific Commodities Inc., USA | PE-10, 0.28 mm ID × 0.61 mm OD | |
CO2 chamber | Binder, Germany | CB-S 170 | |
Confocal microscop | Nikon, Japan | A1R MP | |
Dental acrylic | Zermack, Poland-Russia | Villacryl S, V130V4Z05 | |
Drill | Foredom, Russia | SR W-0016 | |
Dumont forceps | Stoelting, USA | 52100-07 | |
Evans Blue dye | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 206334 | |
Hamilton | Hamilton Bonaduz AG, Switzerland | 29 G needle | |
Ibuprofen | Sintez OJSC, Russia | N/A | Analgesic drug |
Insulin needle | INSUPEN, Italy | 31 G, 0.25 mm x 6 mm | |
Levomekol antibacterial ointment | Nizhpharm | D06C | For external use at a dose of 40 mg/g, 1 time per day |
Micro forceps | Stoelting, USA | 52102-02P | |
Microcentrifuge | Gyrozen, South Korea | GZ-1312 | |
Microinjector | Stoelting, USA | 53311 | |
Non-sharp tweezer | Stoelting, USA | 52108-83P | |
PINNACLE system | Pinnacle Technology, USA | 8400-K3-SL | System for recording EEG (2 channels) and EMG (1 channel) of mice |
Shaving machine | Braun | Series 3310s | |
Single and multi-channel pipettes | Eppendorf, Austria | Epp 3120 000.020, Epp 3122 000.019 | |
Sodium chloride | Kraspharma, Russia | N/A | |
Soldering station | AOYUE, China | N/A | |
Stereotaxic frame | Stoelting, USA | 51500 | |
Straight dissecting scissors | Stoelting, USA | 52132-10P | |
Tetracycline | JSC Tatkhimfarmpreparaty, Russia | N/A | Eye ointment |
Tweezer | Stoelting, USA | 52100-03 | |
Ultrasonic cell disrupter | Biobase, China | USD-500 | |
Wound retractor | Stoelting, USA | 52125 | |
Xylanit | Nita-Farm, Russia | N/A | Muscle relaxant |
Zoletil 100 | Virbac Sante Animale, France | N/A | General anesthesia |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved