Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışma, doğal derin uyku sırasında yaşlı ve anestezi uygulanmamış BALB/c erkek farelerin beyninden toksinlerin (örneğin, çözünür amiloid beta) lenfatik olarak uzaklaştırılması için elektroensefalografik kontrol altında transkraniyal fotobiyomodülasyonun non-invaziv ve taşınabilir teknolojisini sunmaktadır.
Meningeal lenfatik damarlar (MLV'ler), toksinlerin beyinden atılmasında önemli bir rol oynar. Alzheimer ve Parkinson hastalıkları, beyin tümörleri, travmatik beyin yaralanmaları ve intrakraniyal kanamalar dahil olmak üzere MLV anormallikleri ile ilişkili çeşitli beyin hastalıklarının tedavisinin ilerlemesinde MLV fonksiyonlarının uyarılması için yenilikçi teknolojilerin geliştirilmesi umut verici bir yöndür. Uyku, beynin drenaj süreçlerinin en aktif olduğu doğal bir durumdur. Bu nedenle, uyku sırasında beynin drenajının ve MLV'lerin uyarılması en belirgin terapötik etkilere sahip olabilir. Ancak, bu tür ticari teknolojiler şu anda mevcut değildir.
Bu çalışma, uykunun elektroensefalografik (EEG) kontrolü altında, toksinlerin (örneğin, çözünür amiloid beta (Aβ)) yaşlı BALB/c farelerinin beyninden foto-stimülasyonunu foto-stimülasyon etmek için tasarlanmış yeni bir taşınabilir transkraniyal fotobiyomodülasyon (tPBM) teknolojisi sunmaktadır. Teknoloji, farelerin motor aktivitesini koruyarak anestezi olmadan bir ev kafesinin doğal durumunda kullanılabilir. Bu veriler, MLV fonksiyonlarında ve beynin drenaj süreçlerinde yaşa bağlı değişikliklerin düzeltilmesi ve beyin dokularının metabolitlerden ve toksinlerden etkili bir şekilde temizlenmesi için non-invaziv ve klinik olarak umut verici foto teknolojilerin geliştirilmesi için yeni umutlar açmaktadır. Bu teknoloji, hem uyuyan beynin işlevlerinin klinik öncesi çalışmaları hem de uyku ile ilgili beyin hastalıkları için klinik olarak ilgili tedaviler geliştirmek için tasarlanmıştır.
Meningeal lenfatik damarlar (MLV'ler), beyin dokularından toksinlerin ve metabolitlerin uzaklaştırılmasında önemli bir rol oynar 1,2,3. Tümörler, travmatik beyin yaralanmaları, kanamalar ve nörodejeneratif süreçler dahil olmak üzere çeşitli beyin hastalıklarında MLV'lerin hasarına, bu patolojilerin ilerlemesine yol açan MLV fonksiyonlarında bir azalma eşlik eder 1,2,3,4,5,6. Bu nedenle, MLV'lerin uyarılması için yöntemlerin geliştirilmesi, beyin hastalıklarının tedavisi için etkili teknolojilerin ortaya çıkmasında yeni ufuklar açmaktadır. Son zamanlarda, etkili transkraniyal fotobiyomodülasyon (tPBM) için non-invaziv teknoloji, MLV'leri uyarmak ve kan ve Aβ gibi toksinleri beyinden uzaklaştırmak için önerilmiştir 5,7,8,9,10,11,12. Derin uykunun beyindeki lenfatik drenaj süreçlerinin aktivasyonu için doğal bir faktör olduğunu belirtmek ilginçtir13,14. Bu gerçeğe dayanarak, uyku sırasında MLV'lerin tPBM'sinin uyanıklık 9,11,12,15 sırasındakinden daha etkili terapötik etkilere sahip olabileceğini varsaymak mantıklıdır. Bununla birlikte, şu anda uyku sırasında tPBM için ticari bir teknoloji yoktur16. Ek olarak, tPBM'nin terapötik etkilerini incelemek için hayvan deneyleri, beyne ışığı doğru bir şekilde iletmek için gerekli olan anestezi altında gerçekleştirilir. Bununla birlikte, anestezi beynin drenajını önemli ölçüde etkiler ve bu da araştırma sonuçlarının kalitesini düşürür17.
Aβ, normal nöral aktivitenin metabolik bir ürünüdür18. Kültürlenmiş sıçan kortikal nöronlarında kurulduğu gibi, Aβ onlardan hücre dışı boşluğa yüksek oranlarda salınır (Aβ için 2-4 molekül / nöron / s)19. Hücre dışı ve perivasküler boşluklarda bulunan çözünmüş Aβ formunun nöronlar ve sinapslar20 için en toksik olduğuna dair kanıtlar vardır. Çözünür Aβ, 1-2.5 saat21 sırasında insan beyninden hızla temizlenir. MLV'ler, yaşla birlikte azalan ve yaşlı beyinde Aβ birikimine yol açan çözünür Aβ'nınbeyinden 1,7 uzaklaştırılması için tünellerdir 1,22. Beyindeki Aβ seviyelerinin hücre dışı anormalliklerinin yaşlanmadaki bilişsel performansla ilişkili olduğuna ve Alzheimer hastalığının (AD) gelişimi ile ilişkili olduğuna dair kanıtlar vardır23,24. Bu nedenle, yaşlı ve yaşlı kemirgenler, AD25,26 dahil olmak üzere amiloidoz çalışması için transgenik modellere alternatif olarak kabul edilir.
Bu çalışma, Aβ'nın beyinden periferik lenfatik sisteme (derin servikal lenf düğümleri, dcLN'ler) lenfatik klirensini uyarmak için farklı yaşlardaki anestezi uygulanmamış erkek BALB/c farelerinde derin veya hızlı olmayan göz hareketi (NREM) uykusunun elektroensefalografik (EEG) kontrolü altında orijinal ve taşınabilir bir tPBM teknolojisi sunmaktadır.
Tüm prosedürler, "Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu", Bilimsel Amaçlarla Kullanılan Hayvanların Korunmasına İlişkin 2010/63/EU sayılı Direktif ve Rusya Federasyonu Bilim ve Yüksek Öğretim Bakanlığı'nın (13.11.1984 tarihli 742 sayılı Sayılı) Saratov Devlet Üniversitesi Biyoetik Komisyonu tarafından onaylanan yönergelerine (Protokol No. 7, 22.09.2022).
1. Donanım montajı
2. Yazılım kılavuzu (Şekil 4)
3. EEG kayıt sisteminin implantasyonu (Şekil 5)
4. PBM için bir plakanın implantasyonu
5. Kronik bir kateterin hazırlanması
6. Sağ lateral ventrikül içine kronik bir kateter implantasyonu
7. NREM uykusunun EEG kontrolü altında tPBM
8. Fare beyninden Aβ'nın lenfatik olarak çıkarılmasının konfokal görüntülenmesi
9. Beyin dokularının lizatlarında Aβ analizi
İlk adımda, çalışma, uyanık yetişkin (2-3 aylık, 26-29 g) erkek BALB/c farelerinde floresan Aβ'nın beyinden dcLN'lere lenfatik olarak uzaklaştırılmasının uyarılması için etkili ışık dozunun (1050 nm LED) oluşturulmasına odaklanmıştır. Işık dozları 10 J/cm2, 20 J/cm2 ve 30 J/cm2 olarak rastgele seçildi ve tPBM'nin farklı boyaların ve kırmızı kan hücrelerinin beyinden uzaklaştırılması üzerindeki etkileri üzerine yaptığımız önceki ça...
MLV'ler, özellikle MLV fonksiyonu azalan yaşlı deneklerde, beynin drenajının modülasyonu ve beyindeki hücresel kalıntıların ve atıkların uzaklaştırılması için yenilikçi teknolojilerin geliştirilmesi için önemli bir hedeftir 1,22. Homeostatik bir durumda, derin uyku, beyin dokusu temizliğinin doğal aktivasyonu ile ilişkilidir13,14. Bu nedenle, derin uyku sırasında MLV'lerin uyarı...
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Bu araştırma, Rusya Bilim Vakfı'ndan (No. 23-75-30001) bir hibe ile desteklenmiştir.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır