Căng thẳng oxy hóa, rối loạn chuyển hóa năng lượng và làm mất ổn định các chất dẫn truyền thần kinh đã làm thay đổi cấu hình trao đổi chất não trong mô hình chuột có độ bão hòa Heliox mô phỏng lặn xuống 4.0 MPa

trừu tượng

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là xác định sự thay đổi cấu hình trao đổi chất trong não của chuột sau khi mô phỏng lặn bão hòa heliox (HSD) xuống 400 mét nước biển so với các điều khiển trống. Những thay đổi trong hệ thống chuyển hóa cực trong não chuột do HSD đã được nghiên cứu trongvỏ não, hà mã, Vàmô vâncác mẫu bằng cách áp dụng phương pháp chuyển hóa dựa trên NMR kết hợp với phát hiện sinh hóa trong vỏ não. Cácgiảm mức độ glutathione và taurinecó thể theo giả thuyếttăng cường phòng thủ chống oxy hóatrong quá trình lặn bão hòa, điều này cũng đã được chứng minh bởităng mức độ malondialdehyd, cácgiảm superoxide dismutase, vàgiảm glutathione peroxidasetrong vỏ não. Sự giảm đồng thời các con đường trao đổi chất hiếu khí và kỵ khí bao gồm quá trình chuyển hóa năng lượng được điều hòa giảm, điều này cũng đã được chứng minh bằng định lượng sinh hóa của các enzyme chuyển hóa Na-K ATPase và LDH trong mô vỏ não. Cácbất thường chuyển hóa đáng kể của chất dẫn truyền thần kinh axit amin, chẳng hạn như GABA, glycine và aspartate, làm giảm axit amin thơm, bao gồmtyrosinvà phenylalanine, cả hai đều tham gia vào quá trìnhchuyển hóa dopaminvà noradrenaline, được điều hòa giảm ở vỏ não. Đáng chú ý, sự suy giảm N-acetyl aspartate có liên quan đến tổn thương tế bào thần kinh. Tóm lại, việc giải nén bằng áp suất cao của HSD 400 msw đã ảnh hưởng đếnbộ chuyển hóa nãotrong mô hình chuột, có khả năng bao gồm một loạt các axit amin gây rối loạn cân bằng nội môi, các chất chuyển hóa liên quan đến stress oxy hóa và chuyển hóa năng lượng, cũng như làm mất ổn định các thành phần dẫn truyền thần kinh. Những cái nàyrối loạncó thể đóng góp chohóa học thần kinhVàkiểu hình thần kinh của HSD.

Bấm vào đây để nhận các chất bổ sung Cistanche chống oxy hóa

Giới thiệu

Áp suất cao trên 1,3 MPa (ở khoảng 120-mét nước biển) gây ra ở người và động vật có vú có nguy cơ thay đổi hệ thần kinh trung ương (CNS) [1, 2]. CNS có thể là một trong những mục tiêu nhạy cảm nhất khi áp suất khí quyển quá cao, bong bóng khí trong cơ thể và bệnh giảm áp suất (DCS) do lặn biển sâu. Trong những điều kiện như vậy, một loạt các biểu hiện tâm thần vận động và nhận thức rất phức tạp, với các cơn run đầu xa và đầu gần, bất thường về điện não đồ, giật cơ, giật cơ, rối loạn giấc ngủ, buồn nôn, nhức đầu, chóng mặt và giảm hiệu suất trong các bài kiểm tra nhận thức [2–4]. Moen et al. đo các bất thường thần kinh khu vực bằng chụp cộng hưởng từ khuếch tán và tưới máu (MRI). Sự thiếu hụt tưới máu trong chức năng vi mạch não với vi thuyên tắc động mạch [5] đã được tìm thấy ở các thợ lặn Biển Bắc, được chứng minh bằng thời gian chuyển tiếp trung bình giảm do giảm độ phức tạp của hệ thống vi mạch hoặc mao mạch. Alvhild Alette Bjørkum et al. đã tìm thấy sự cân bằng nội môi protein gây rối loạn, ví dụ, trong các túi khớp thần kinh và làm mất ổn định các thành phần tế bào sau khi lặn bão hòa heliox trong mô hình chuột. Tuy nhiên, Arvid Hope và cộng sự. báo cáo rằng không có tổn thương thần kinh trung ương có thể nhìn thấy do thay đổi hình thái khi chụp MRI được quan sát thấy ở những con chuột có triệu chứng thần kinh nghiêm trọng của bệnh giảm áp sau khi giải nén bão hòa heliox [6]. Do đó, chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng những thay đổi cấu hình phân tử tiềm ẩn đằng sau những bất thường sinh lý quan trọng nhưng mơ hồ như vậy có thể được quan sát thấy trong mô CNS sau khi lặn bão hòa heliox.

Việc xác định các dấu ấn sinh học để theo dõi tình trạng của các cơ chế sinh lý tế bào là rất quan trọng để hiểu các sự kiện sinh hóa. Đây luôn là một thách thức khi xem xét tính phức tạp và đa dạng của các con đường phân tử liên quan đến phản ứng của các hệ thống sinh học đối với các yếu tố khác nhau trong một thời điểm hoặc điều kiện cụ thể. Những nỗ lực trước đây liên kết các dấu ấn sinh học riêng lẻ với nhiễu loạn CNS chức năng đã cung cấp một số hiểu biết sâu sắc về tổn thương oxy hóa và sự lặn sau bão hòa chuyển hóa năng lượng [3, 4, 7]. Tương tự, một số nghiên cứu đã so sánh cấu hình chất dẫn truyền thần kinh axit amin của chuột mắc hội chứng thần kinh áp lực cao với những người khỏe mạnh [2]. Minh họa dấu vân tay trao đổi chất thần kinh của giải trí CNS có thể ủng hộ các giả thuyết căn nguyên [8, 9], phòng ngừa [10] và phương pháp điều trị [11]. Tuy nhiên, sự nhiễu loạn trao đổi chất thần kinh tích hợp gây ra bởi độ sâu lớn của quá trình lặn bão hòa heliox vẫn chưa được nghiên cứu. Đầu ra thông tin như vậy từ các hệ thống sinh học phức tạp có thể được ghi lại nhanh chóng nhờ những tiến bộ trong phương tiện công nghệ [12]. Việc áp dụng quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) có độ phân giải cao có thể cung cấp lượng dữ liệu hồ sơ trao đổi chất mạnh mẽ nhưng có độ phức tạp cao nhưng có thể diễn giải được và mạnh mẽ. Dữ liệu phổ của chất lỏng sinh học và chiết xuất chất chuyển hóa mô có thể thu được bằng phương pháp hóa học và tin sinh học để tiết lộ thông tin trạng thái sinh lý hoặc bệnh lý. Quang phổ NMR cung cấp thông tin định tính và định lượng ngay lập tức về khoảng 102 phân tử nhỏ khác nhau có trong mẫu sinh học. Phát hiện NMR cho phép một cách tiếp cận không thiên vị rộng rãi mà không cần lựa chọn trước các con đường sinh hóa cụ thể. Ngoài ra, NMR cho phép phân tích thông lượng cao và khả năng tái tạo cao, đồng thời đây là một kỹ thuật định lượng thực chất trên dải động rộng do phản ứng tuyến tính của tín hiệu NMR trong một nồng độ. Công nghệ này đã được áp dụng thành công cho các bệnh thần kinh như mất điều hòa tiểu não [13], bệnh Huntington [14, 15] và bệnh Alzheimer [16, 17] trong cả nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng

Mặc dù khả năng ứng dụng đầy hứa hẹn của các chất chuyển hóa dựa trên NMR, nhưng ứng dụng của nó để đánh giá tác động nhiễu loạn chuyển hóa thần kinh trung ương của quá trình lặn bão hòa heliox đã không được báo cáo. Mục đích của nghiên cứu này là điều tra những thay đổi chuyển hóa trong các ngăn giải phẫu khác nhau của não (vỏ não, hồi hải mã và thể vân) và những thay đổi về chỉ số sinh hóa ở vỏ não trong mô hình chuột sau khi mô phỏng lặn bão hòa heliox ở độ sâu 400 mét trong nước biển (MSW). , như được thể hiện qua thiết kế sơ đồ thí nghiệm của nghiên cứu hiện tại trong Hình 1. Hình minh họa dấu vân tay trao đổi chất của cơ quan đích có thể cung cấp một tập hợp các dấu ấn sinh học có sẵn có thể góp phần cải thiện quy trình lặn.

Hình 1. Sơ đồ thiết kế thí nghiệm của nghiên cứu hiện tại

quy trình thí nghiệm

Chúng tôi xác nhận rằng chúng tôi đã đọc quan điểm của Tạp chí về các vấn đề liên quan đến đạo đức xuất bản và khẳng định rằng báo cáo này phù hợp với các hướng dẫn đó.

Thuốc thử và vật liệu Natri clorua cấp độ phân tích, DMSO, NaN3, NaH2PO4•2H2O và Na2HPO4•12H2O được mua từ Công ty TNHH Thuốc thử Hóa chất Sinopharm (Thượng Hải, Trung Quốc). CHCl3 và CH3OH cấp HPLC được lấy từ Merck (Darmstadt, Đức). D2O (99,9 phần trăm tính theo D) chứa natri 3-(trimetyl-silyl) propionat-2, 2, 3, 3, d4 (TSP) làm chất chuẩn nội để tham chiếu độ dịch chuyển hóa học do Sigma–Aldrich cung cấp (MO, Hoa Kỳ). Một hệ đệm chứa 0.2 M Na2HPO4/NaH2PO4 trong D2O ở độ pH 7,4 đã được chuẩn bị để ngăn chặn ảnh hưởng của độ pH đối với sự dịch chuyển hóa học của các chất chuyển hóa ở các nồng độ khác nhau. Các bộ xét nghiệm để xác định natri-kali ATPase (Na-K-ATPase), cholinesterase (AChE) và lactate dehydrogenase (LDH) được mua từ Abcam (Hoa Kỳ). Bộ dụng cụ xét nghiệm dopamine (DA) được mua từ RD, Hoa Kỳ, bộ dụng cụ xét nghiệm epinephrine (E) và norepinephrine (NE) là từ Abnova, Đài Loan, bộ dụng cụ xét nghiệm 5-hydroxytryptamine (5HT) là từ BioSource và bộ dụng cụ xét nghiệm axit gamma-aminobutyric (GABA) đến từ Santa Cruz, Hoa Kỳ. Các bộ xét nghiệm superoxide dismutase (SOD), malondialdehyd (MDA) và glutathione peroxidase (GPx) được mua từ Cayman, Hoa Kỳ.

Phê duyệt đạo đức

Tất cả các quy trình thử nghiệm đã được phê duyệt bởi Ủy ban Đạo đức Động vật của Trung tâm Y tế Hải quân PLA, Đại học Y khoa Hải quân (Số phê duyệt: SYXK(Shanghai)2017-0019, Năm phê duyệt: 2020). Tất cả các động vật được chăm sóc tốt theo Hướng dẫn chăm sóc và sử dụng động vật thí nghiệm của Đại học Y khoa Hải quân. Chúng tôi xác nhận rằng tất cả các phương pháp đều được báo cáo tuân theo hướng dẫn của ARRIVE (https://arriveguidelines.org) về báo cáo thí nghiệm trên động vật. Những người tham gia nghiên cứu trong nghiên cứu này là chuột, không phải con người; do đó, không có sự đồng ý tham gia.

Động vật và thiết kế nhóm

Chuột Sprague–Dawley đực trưởng thành có độ tuổi trung bình là 8 tuần và cân nặng 200–220 g được đưa vào nghiên cứu này. Động vật được mua từ Công ty TNHH Động vật Phòng thí nghiệm Slac Thượng Hải (Thượng Hải, Trung Quốc). Những nỗ lực tối đa đã được thực hiện để giảm thiểu sự đau khổ của động vật và số lượng động vật cần thiết để thu thập dữ liệu đáng tin cậy. Chow chuột tiêu chuẩn và nước uống có sẵn cho tất cả các động vật quảng cáo tự do. Động vật có 3 con chuột mỗi lồng được nhốt trong phòng dành riêng cho động vật không có mầm bệnh (SPF) (nhiệt độ, 22–24˚C, độ ẩm, 45–55 phần trăm) và điều kiện ánh sáng được kiểm soát (chu kỳ sáng-tối 12/12 giờ) trong một tuần trước khi thí nghiệm. Trước khi bắt đầu các thí nghiệm lặn, chuột đã được thích nghi trong năm ngày trong môi trường phòng thí nghiệm, bao gồm cả buồng siêu áp. Mười sáu con chuột được cân, dán nhãn, giới hạn và được chỉ định ngẫu nhiên vào một nhóm đối chứng (tiếp xúc với không khí có áp suất bình thường nhưng chịu đựng ánh sáng và tiếng ồn tương tự, được đặt tên là nhóm CON, nhóm n= 8) và một nhóm thử nghiệm (chịu sự lặn bão hòa heliox mô phỏng đến 4,0 MPa (400 msw), được đặt tên theo nhóm HSD, n= 8).

Lặn bão hòa kích thích 400 msw

Những con chuột trong nhóm HSD được điều áp bằng khí heli-oxy trong buồng siêu áp. Tóm lại, bốn giai đoạn nén, lưu trữ, giải nén và đồng hồ uốn cong được bao gồm trong

thời kỳ bão hòa. Tốc độ nén của chuột là 1 msw/min lên đến 10 msw với hỗn hợp khí 20 phần trăm He O và 3,54 msw/min từ 10 msw đến 400 msw với He tinh khiết. Thời gian nén từ bề mặt đến 400 msw mất khoảng 120 phút. Giai đoạn cuối ở 400 msw là 120 phút. Nồng độ oxy được bổ sung bằng oxy tinh khiết để duy trì áp suất riêng phần của oxy ở mức 35~50 kPa trong quá trình nén và độ sâu lưu trữ. Khoảng thời gian theo dõi uốn cong giải nén là 40 phút ở 300 msw, 45 phút ở 200 msw, 50 phút ở 105 msw, 60 phút ở 45 msw, 75 phút ở 10 msw, 75 phút ở 3 msw, và sau đó ở bề mặt. Tốc độ đi lên được sử dụng trong mô hình giải nén này là khoảng 10 mét (33 ft) mỗi phút. áp suất riêng phần oxy được duy trì ở mức 38 ~ 67 kPa trong giai đoạn giải nén. Sau khi giảm áp xuống 10 m, nồng độ oxy được duy trì ở mức 20~24 phần trăm. Tổng quan về dòng thời gian lặn bão hòa được hiển thị trong Hình 2. Chuột trong nhóm kiểm soát không khí (Nhóm CON, được đặt tên là nhóm kiểm soát, có tám con chuột) được nhân giống trong môi trường khí quyển trong cùng một phòng thí nghiệm có cùng buồng với các nhóm HSD. Nhóm kiểm soát không nhận được bất kỳ quy trình nén hoặc giải nén nào nhưng chịu đựng tiếng ồn và ánh sáng tương tự như nhóm HSD.

Bộ sưu tập mẫu

Sau giai đoạn giảm áp, chuột được gây mê bằng pentobarbital natri ({{0}}.3% , 1,0 ml/kg trọng lượng chuột) trong phúc mạc, sau đó loại bỏ não. Bán cầu não trái nhanh chóng được mổ xẻ. Trong hai nhóm động vật, các mô vỏ não, hồi hải mã và thể vân được mổ xẻ và viết tắt lần lượt là HSDC, HSDH, HSDS, CONC, CONH và CONS. Là mô lớn nhất trong số ba ngăn, mỗi mẫu vỏ não sau đó được cắt thành hai mảnh với trọng lượng xấp xỉ bằng nhau (một phần của mẫu để phân tích chuyển hóa, các mẫu còn lại để đánh giá sinh hóa). Tất cả các mô được đông lạnh nhanh trong nitơ lỏng và được bảo quản ở -80˚C cho đến khi phân tích sâu hơn.

Hỏi thêm:

Email:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Điện thoại: cộng với 86 15292862950