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Modulazione di hippocampally-dipendente memoria spaziale di lavoro diretto microiniezione intrahippocampal, accompagnato e seguito da In vivo per i metaboliti in animali coscienti che si comportano.
Il metabolismo del glucosio è un marker utile per la locale attività neurale, che costituiscono la base di metodi come 2-desossiglucosio e la risonanza magnetica funzionale. Tuttavia, l'uso di tali metodi in modelli animali richiede l'anestesia e, quindi, sia altera lo stato del cervello e impedisce misure comportamentali. Un metodo alternativo è l'uso di microdialisi in vivo per prendere la misura continua delle concentrazioni nel liquido extracellulare del cervello di metaboliti del glucosio, lattato, e relativi in Svegliatevi, animali sfrenato. Questa tecnica è particolarmente utile quando combinato con compiti destinate a ricorrere specifiche regioni cerebrali acute e / o manipolazione farmacologica, ad esempio, le misure ippocampali durante un compito di memoria di lavoro spaziale (alternanza spontanea) mostrano un tuffo in glucosio extracellulare e aumento della lattato che sono indicativo di 1,2 glicolisi maggiore, e somministrazione di insulina intrahippocampal sia migliora la memoria e aumenta glicole ippocampalelisi 3. Sostanze come l'insulina può essere consegnato ippocampo tramite la sonda microdialisi stesso utilizzato per misurare metaboliti. L'uso di alternanza spontanea come una misura della funzione ippocampale è stato progettato per evitare di confondere motivatori stressanti (ad esempio footshock), ritenuta, o ricompense alimentari (ad esempio), ciascuno dei quali può alterare sia le prestazioni delle applicazioni e il metabolismo; questa attività fornisce anche un misurare dell'attività motoria che consente il controllo di effetti non specifici del trattamento. Combinati, questi metodi permettono la misurazione diretta delle variabili neurochimiche e metaboliche che regolano il comportamento.
1. Chirurgia Preparazione
2. Chirurgia
3. Microdialisi (mD)
4. Test comportamentale
5. Post-test
Ratti dovrebbe recuperare rapidamente da un intervento chirurgico e di essere attenti, mobili e attiva entro 30 minuti dopo la cessazione di anestesia. L'impatto del tappo cannula deve essere minimo se l'operazione viene eseguita in modo pulito e minimal cemento dentale viene utilizzato. Se uno qualsiasi segno di infezione si nota durante il monitoraggio post-operatorio, o il ratto è in alcun modo mostrare segni di sofferenza o disagio, interrompere immediatamente l'esperimento, questo dovrebbe essere estremamente rara. Durante la manipolazione prima della prova, gli animali dovrebbero essere attenti, liberamente mobili, amichevole e curioso. Animali ben trattati dovrebbe avere essenzialmente alcuna sollecitazione residua osservabile dalla chirurgia, post-chirurgica di recupero, o la presenza dello sperimentatore, questo può essere confermato se desiderato mediante misurazione del plasma ormoni dello stress (epinefrina, glucocorticoidi) e / o glucosio 2,4 , 5.
ECF glucosio cervello è tipicamente nell'intervallo 0,5 - 1,5 mm, variando di regione del cervello, sebbene valori più elevatipuò essere visto in animali diabetici, nell'ippocampo, le concentrazioni di glucosio basali sono dell'ordine stretta di 1,25 mM 6,12. In assenza di qualsiasi trattamento esogeno, un tuffo in glucosio ECF (e, generalmente, un aumento lattato ECF) dovrebbe essere visto, durante l'esecuzione delle attività, in regioni cerebrali coinvolte nel mediare questo compito (vedi Figura 1, per esempio): questo riflette la maggiore attività metabolica indotta dal carico cognitivo 9,14,16. Modifiche simili può essere preso come prova che un particolare trattamento aumenta il metabolismo locale, come si è visto per esempio dopo somministrazione acuta di insulina tramite aggiunta alla perfusato 7 (Figura 2).
In generale, un ben manico animale deve eseguire il test del comportamento senza alcun segno di angoscia e senza alcun segno di consapevolezza del tubo microdialisi: segni di pulirsi eccessivamente, immobilità, qualsiasi indicazione di dolore o di tentativi l'animale per rimuovere la sonda indicaprobabile movimentazione insufficiente e / o infezione intorno al sito di sonda, e dovrebbe essere considerato come un'indicazione di interrompere l'esperimento.
Gli animali trattati con somministrazione di insulina deve, oltre ad elevato metabolismo ippocampale, mostra nettamente migliore memoria spaziale 7. Controllo, gli animali non trattati dovrebbe avere performance media alternanza sul 4-braccio labirinto di tra il 65 e il 75% 7,9,14.
Figura 1. Task-associato tuffo in glucosio ECF ippocampo (adattato da 9). Grey box è il periodo di prova il labirinto alternanza spontanea (SA). Linea viola indica glucosio ippocampali in animali senza test labirinto (ma che erano altrimenti trattate in modo identico). La linea rossa è misurazioni animali ammaestrati a 4 braccio SA compito; linea arancione indica le misurazioni negli animali l'esecuzione più facile3-braccio versione di SA.
Figura 2. Alterazioni dell'ippocampo glucosio e lattato dopo la somministrazione di insulina attraverso l'inclusione nel perfusato (adattato da 7). Insulina raggiunge l'ippocampo nel punto indicato dalla freccia e viene somministrato successivamente. Animali sono stati testati nelle loro gabbie casa, senza manipolazione comportamentale.
Tutte le soluzioni utilizzate in microdialisi deve essere filtrata immediatamente prima dell'uso, utilizzando un filtro di 0,2 micron. Dopo l'inserimento della sonda nella cannula guida, osservare per confermare che il flusso è libero e la raccolta del campione è in corso. Se il flusso si interrompe dopo l'inserimento, la causa più probabile è un danno alla membrana della sonda causata da insufficiente attenzione all'inserimento, e una sonda fresca deve essere sostituito.
Come notato sopra, un vantaggio chiave di questi metodi è la mancanza di confondere, permettendo sia misure comportamentali e neurochimici in sveglio, animali liberamente mobili: per sfruttare questa, manipolazione estensiva prima del test è indispensabile che l'animale sia durante atono misurazioni. Il periodo di equilibrio è generalmente sufficiente per fornire una linea di base stabile metabolico, ma alimentare può essere rimosso per 1-2 ore prima del test, se desiderato, al fine di garantire uniformi i livelli di glucosio nel sangue attraverso animali.
The due limiti più significativi di mD come una tecnica di campionamento sono (i) di dimensioni limitate analita e (ii) perdita potenziale di analita per l'adesione nel tubo. Il primo può essere alleviato in parte con l'uso di sonde MD con un taglio di peso molecolare maggiore. Tipici sonde commerciali consentire tagli fino a 100 kD, in modo che le molecole di fino a 50 kD forse passerà attraverso relativamente senza ostacoli, tuttavia, l'uso di membrane limite inferiore è raccomandato ove possibile per minimizzare qualsiasi perdita di campione tramite ultrafiltrazione al puntale. Adesione di molecole bersaglio per il tubo è un problema soprattutto nei casi di misurazioni peptidici, molti dei quali tendono ad aderire al tubo FEP e quindi ridurre sia il recupero dell'analita e precisione di misura. Questo problema può essere minimizzato (i) pre-trattare l'interno del tubo utilizzando un perfusato a cui il 2% di albumina sierica bovina è stata aggiunta, in qualità di agente bloccante, e (ii) riducendo al minimo la lunghezza della tubazione di ritorno: se neEDED, una fiala di raccolta leggero può essere fissato vicino al deflusso della sonda, anche se questo comporta ulteriori problemi nel passaggio tubi di raccolta senza disturbare l'animale, specialmente durante i test comportamentale. Un vantaggio di questa tecnica è che i campioni sono ottenuti in una forma libera di detriti cellulari o grandi molecole come enzimi, e sono generalmente adatti per l'analisi diretta tramite iniezione in HPLC, MS o altre macchine analitica così com'è senza la necessità di ulteriore purificazione , ciò consente anche, in molti casi l'analisi di analiti diversi in ciascun campione (come il glucosio e lattato misurazioni mostrato in Figura 2).
Una variazione sull'uso di microdialisi inversa per fornire trattamenti farmacologici è usare dual-microiniezione microdialisi sonde, disponibili da fonti diverse. Tuttavia, il foro della porta di iniezione è generalmente molto stretta e incline a blocco, e può essere difficile accuratamentecontrollare il tempo e / o volume di erogazione del trattamento. Questa alternativa è pertanto consigliata solo per i trattamenti che non sono suscettibili di consegna tramite l'inclusione nel perfusato.
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Questo lavoro è stato supportato dal NIH / NIDDK (DK077106 per ECM).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
La maggioranza dei reagenti sono a livello di laboratorio standard e può essere ottenuto da un fornitore di scelta. Allo stesso modo, apparecchiature come pompe a siringa e tubi possono essere utilizzati da qualsiasi di vari produttori. Elementi specifici utilizzati qui per i cui dettagli sono importanti includono: | |||
CMA 12 microdialisi sonde | CMA / microdialisi | CMA-12-XXX | Questi sono disponibili in lunghezze diverse membrane e tagli, indicati dai codici specifici nel 'XXX'. |
L'insulina umana (Humulin) | Eli Lilly | N / a | |
Girevole Liquid | Instech | 375/D/22QM | Questa specifica girevole ha una coppia molto bassa e volume interno, così come un nonreactive rivestimento quarzo. |
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