Oksüdatiivne stress, düsfunktsionaalne energiametabolism ja destabiliseerivad neurotransmitterid muutsid aju metaboolset profiili simuleeritud Heliox-küllastussukeldumise rotimudelis 4.0 MPa-ni.

Abstraktne

Käesoleva uuringu põhieesmärk oli määrata metaboolse profiili muutused rottide ajus pärast simuleeritud helioks-küllastunud sukeldumist (HSD) 400 meetri sügavusele merevette võrreldes tühikatsetega. Uuriti HSD-st tingitud muutusi roti ajus polaarses metabooliasajukoor, hipokampusjastriatum kudeproovid, rakendades NMR-põhist metaboolset lähenemisviisi koos biokeemilise tuvastamisega ajukoores. Theglutatiooni ja tauriini taseme langusvõib hüpoteetiliselttugevdada antioksüdantide kaitsevõimetküllastussukeldumise ajal, mida tõestas kasuurenenud malondialdehüüdi tase,vähenenud superoksiidi dismutaas, javähenenud glutatioonperoksüdaasajukoores. Samaaegne aeroobsete ja anaeroobsete metaboolsete radade vähenemine hõlmas energia metabolismi alareguleerimist, mida tõestas ka metaboolsete ensüümide Na-K ATPaasi ja LDH biokeemiline kvantifitseerimine ajukoore koes. Theaminohapete neurotransmitterite olulised metaboolsed kõrvalekalded, nagu GABA, glütsiin ja aspartaat, vähendas aromaatseid aminohappeid, sealhulgastürosiinja fenüülalaniin, mis mõlemad on seotuddopamiini metabolismja noradrenaliin, mis on ajukoores alareguleeritud. Nimelt on N-atsetüülaspartaadi vähenemine seotud neuronite kahjustusega. Kokkuvõttes mõjutas 400 msw HSD hüperbaariline dekompressioonaju ainevahetusrotimudelis, mis võib sisaldada laia valikut häirivaid aminohapete homöostaasi, oksüdatiivse stressi ja energia metabolismiga seotud metaboliite ning destabiliseerivaid neurotransmitteri komponente. Needhäiredvõib kaasa aidataneurokeemilinejaHSD neuroloogilised fenotüübid.

Antioksüdatiivsete Cistanche toidulisandite hankimiseks klõpsake siin

Sissejuhatus

Inimestel ja imetajatel tekib kesknärvisüsteemi (KNS) muutuste oht kõrge rõhk üle 1,3 MPa (umbes 120- meetri merevees) [1, 2]. Kesknärvisüsteem võib olla üks tundlikumaid sihtmärke ülemäärase atmosfäärirõhu, kehas olevate gaasimullide ja süvamere sukeldumisest põhjustatud dekompressioonhaiguse (DCS) suhtes. Sellistes tingimustes on rida psühhomotoorseid ja kognitiivseid ilminguid väga keerukas, distaalse ja proksimaalse värina, elektroentsefalograafiliste kõrvalekallete, fastsikulatsioonide, müokloonuse, unehäirete, iivelduse, peavalu, pearingluse ja kognitiivsete testide jõudluse vähenemisega [2–4]. Moen et al. mõõdeti piirkondlikke neuroloogilisi kõrvalekaldeid difusiooni- ja perfusiooniga kaalutud magnetresonantstomograafia (MRI) abil. Põhjamere sukeldujatel leiti aju mikrovaskulaarse funktsiooni perfusioonidefitsiiti arterite mikroembolitega [5], mida tõestas vähenenud keskmine üleminekuaeg mikrovaskulaarse või kapillaarsüsteemi keerukuse vähenemise tõttu. Alvhild Alette Bjørkum jt. leidis häirivat valkude homöostaasi, nt sünaptilistes vesiikulites, ja destabiliseerivaid tsütoskeleti komponente pärast helioksi küllastussukeldumist rotimudelis. Arvid Hope et al. teatas, et MRI-skaneerimisel ei täheldatud morfoloogiliste muutuste nähtavaid kesknärvisüsteemi kahjustusi rottidel, kellel oli pärast helioks-küllastusdekompressiooni dekompressioonihaiguse neuroloogilised sümptomid [6]. Seega oletame, et pärast helioksi küllastussukeldumist võib kesknärvisüsteemi koes täheldada potentsiaalseid molekulaarse profiili muutusi selliste oluliste, kuid mitmetähenduslike füsioloogiliste kõrvalekallete taga.

Biomarkerite tuvastamine raku füsioloogiliste mehhanismide seisundi jälgimiseks on oluline biokeemiliste sündmuste mõistmiseks. See on alati väljakutse, arvestades molekulaarsete radade keerukust ja mitmekesisust, mis on seotud bioloogiliste süsteemide reageerimisega erinevatele teguritele konkreetsel hetkel või olukorras. Varasemad katsed siduda üksikuid biomarkereid funktsionaalse kesknärvisüsteemi häirimisega on andnud mõningase ülevaate oksüdatiivsetest kahjustustest ja energia metabolismi küllastusjärgsest sukeldumisest [3, 4, 7]. Sarnaselt on mitmed uuringud võrrelnud kõrgsurve neuroloogilise sündroomiga rottide aminohapete neurotransmitterite profiile tervete inimeste omadega [2]. Kesknärvisüsteemi vaba aja neuroloogilise metaboolse sõrmejälje illustreerimine võib soodustada etioloogilisi hüpoteese [8, 9], ennetamist [10] ja ravimeetodeid [11]. Siiski ei ole uuritud integreeritud neuroloogilist metaboolset häiret, mis on põhjustatud helioksi küllastussukeldumise suurest sügavusest. Sellist keerulistest bioloogilistest süsteemidest väljastatud teavet saab tehnoloogiliste vahendite arengu tõttu kiiresti salvestada [12]. Kõrge eraldusvõimega tuumamagnetresonantsi (NMR) spektroskoopia rakendamine võib anda äärmuslikult keerukaid, kuid tõlgendatavaid ja usaldusväärseid metaboolsete profiilide andmeid. Biofluidide ja kudede metaboliitide ekstraktide spektraalandmeid saab füsioloogilise või patoloogilise seisundi teabe avaldamiseks saada kemomeetriliste ja bioinformaatiliste meetodite abil. NMR-spektroskoopia annab kohest kvalitatiivset ja kvantitatiivset teavet ligikaudu 102 erineva väikese molekuli kohta bioloogilises proovis. NMR tuvastamine võimaldab laiaulatuslikku erapooletut lähenemist ilma konkreetsete biokeemiliste radade a priori valikuta. Lisaks võimaldab NMR suure läbilaskevõimega analüüsi ja suurt reprodutseeritavust ning see on olemuslikult kvantitatiivne meetod laias dünaamilises vahemikus, mis on tingitud NMR-signaalide lineaarsest vastusest kontsentratsioonis. Seda tehnoloogiat on nii prekliinilistes kui ka kliinilistes uuringutes edukalt rakendatud neuroloogiliste haiguste, nagu väikeaju ataksia [13], Huntingtoni tõbi [14, 15] ja Alzheimeri tõbi [16, 17] puhul.

Vaatamata NMR-põhise metaboloomika paljutõotavale rakendatavusele, ei ole selle kasutamist helioksi küllastussukeldumise kesknärvi metaboolsete häirete mõjude hindamisel teatatud. Käesoleva uuringu eesmärk oli uurida aju erinevates anatoomilistes osades (ajukoor, hipokampus ja juttkeha) metaboolseid muutusi ja ajukoore biokeemilise indeksi taseme muutusi rotimudelil pärast simuleeritud 400 meetri pikkust merevee (MSW) helioksi küllastussukeldumist. , nagu näitab käesoleva uurimistöö skemaatiline eksperimentaalne ülesehitus joonisel 1. Sihtorgani metaboolse sõrmejälje illustreerimine võib pakkuda saadaolevate biomarkerite komplekti, mis võivad aidata kaasa sukeldumisprotseduuride täiustamisele.

Joonis 1. Käesoleva uurimistöö skemaatiline eksperimentaalne ülesehitus

Eksperimentaalsed protseduurid

Kinnitame, et oleme lugenud ajakirja seisukohta eetilise avaldamisega seotud küsimustes ja kinnitame, et käesolev aruanne on nende suunistega kooskõlas.

Reaktiivid ja materjalid Analüütilise puhtusega naatriumkloriid, DMSO, NaN3, NaH2PO4•2H2O ja Na2HPO4•12H2O osteti ettevõttest Sinopharm Chemical Reagent Co. Ltd. (Shanghai, Hiina). HPLC-kvaliteediga CHCl3 ja CH3OH saadi firmast Merck (Darmstadt, Saksamaa). D2O (99,9 protsenti D-s), mis sisaldab naatrium3-(trimetüülsilüül)propionaati-2, 2, 3, 3, d4 (TSP) keemilise nihke võrdlusaluse sisestandardina, andis Sigma–Aldrich (MO, USA). Valmistati puhversüsteem, mis sisaldas 0,2 M Na2HPO4/NaH2PO4 D2O-s pH väärtusel 7,4, et vältida pH mõju metaboliitide keemilistele nihketele erinevatel kontsentratsioonidel. Analüüsikomplektid naatrium-kaalium-ATPaasi (Na-K-ATPaasi), koliinesteraasi (AChE) ja laktaatdehüdrogenaasi (LDH) määramiseks osteti ettevõttelt Abcam (USA). Dopamiini (DA) testikomplektid osteti USA-st RD-st, epinefriini (E) ja norepinefriini (NE) testikomplektid Abnovast Taiwanist, 5-hüdroksütrüptamiini (5HT) testikomplektid pärinesid ettevõttest BioSource ja gamma-aminovõihappe (GABA) testikomplektid pärinesid USA-st Santa Cruzist. Superoksiiddismutaasi (SOD), malondialdehüüdi (MDA) ja glutatioonperoksidaasi (GPx) testikomplektid osteti USA-st Caymanist.

Eetika heakskiit

Kõik katseprotokollid kiitis heaks mereväe meditsiiniülikooli PLA mereväe meditsiinikeskuse loomaeetika komitee (kinnitusnumber: SYXK(Shanghai)2017-0019, heakskiidu aasta: 2020). Kõik loomad said mereväe meditsiiniülikooli laboriloomade hooldamise ja kasutamise juhendi kohaselt head hooldust. Kinnitame, et kõik meetodid on esitatud vastavalt ARRIVE juhistele (https://arriveguidelines.org) loomkatsete aruandluse kohta. Selles uuringus uuritud osalejad olid rotid, mitte inimesed; seega polnud nõusolek osaleda.

Loomad ja rühmituskujundus

Sellesse uuringusse kaasati täiskasvanud isased Sprague–Dawley rotid, kelle keskmine vanus oli 8 nädalat ja kaaluga 200–220 g. Loomad osteti ettevõttelt Shanghai Slac Laboratory Animal Co., Ltd. (Shanghai, Hiina). Tehti maksimaalseid jõupingutusi, et minimeerida loomade kannatusi ja usaldusväärsete andmete kogumiseks vajalikku loomade arvu. Standardne rotiroog ja joogivesi olid kõigile loomadele kättesaadavad ad libitum. Loomi, kus puuri kohta oli 3 rotti, peeti spetsiifilises patogeenivabas (SPF) loomaruumis (temperatuur, 22–24 °C, niiskus, 45–55 protsenti) ja kontrollitud valgustingimustes (12/12-tunnine valguse-pimeduse tsükkel). nädal enne katset. Enne sukeldumiskatsete algust aklimatiseeriti rotte viis päeva laborikeskkonnas, sealhulgas hüperbaarilises kambris. Kuusteist rotti kaaluti, märgistati ja määrati juhuslikult kontrollrühma (kokkupuude normobaarilise õhuga, kuid talus sarnast valgust ja müra, nimega CON rühm, n=8) ja eksperimentaalrühma (simuleeritud helioksküllastussukeldumisega). 4,0 MPa (400 msw), nimega HSD rühm, n=8).

Stimuleeritud küllastussukeldumine 400 msw

HSD rühma rotid survestati heelium-hapniku gaasis hüperbaarilises kambris. Lühidalt, see hõlmas neli kokkusurumise, salvestamise, dekompressiooni ja painutuskella faasi

küllastusperiood. Roti kokkusurumiskiirus oli 1 msw/min kuni 10 msw 20% He O gaasiseguga ja 3,54 msw/min 10 msw kuni 400 msw puhta He korral. Aja tihendamine pinnalt 400 msw-ni kestis ligikaudu 120 minutit. Alumine faas 400 msw juures oli 120 minutit. Hapniku kontsentratsiooni täiendati puhta hapnikuga, et säilitada hapniku osarõhk 35–50 kPa juures kokkusurumisprotsessi ajal ja säilitussügavus. Dekompressioonpainde jälgimise periood oli 300 msw juures 40 minutit, 200 msw juures 45 minutit, 105 msw juures 50 minutit, 45 msw juures 60 minutit, 10 msw juures 75 minutit, 3 msw juures 75 minutit ja seejärel pinnal. Selles dekompressioonimudelis kasutatav tõusukiirus on umbes 10 meetrit (33 jalga) minutis. hapniku osarõhku hoiti dekompressioonifaasis 38-67 kPa. Pärast dekompressiooni 10 m-ni hoiti hapniku kontsentratsioon 20–24 protsenti. Küllastussukeldumise ajaskaala ülevaade on näidatud joonisel 2. Õhu kontrollrühma rotte (rühm CON, mida nimetatakse kontrollrühmaks kaheksa rotiga) kasvatati atmosfäärikeskkonnas samas katselaboris sama kambriga nagu HSD rühmad. Kontrollrühm ei saanud mingeid kokkusurumis- ega dekompresseerimisprotseduure, kuid talus sarnast müra ja valgust nagu HSD-rühm.

Näidiste kogumine

Pärast dekompressiooniperioodi anesteseeriti rotid intraperitoneaalselt pentobarbitaalnaatriumiga ({0}},3 protsenti, 1,0 ml/kg roti massist), millele järgnes aju eemaldamine. Vasak ajupoolkera lõigati kiiresti lahti. Kahes loomarühmas lõigati lahti ajukoore, hipokampuse ja juttkeha kuded ning lühendati vastavalt HSDC, HSDH, HSDS, CONC, CONH ja CONS. Kolme sektsiooni suurima koena lõigati iga ajukoore proov seejärel kaheks ligikaudu võrdse kaaluga tükiks (üks osa proovist metaboolse analüüsi jaoks, teised proovitükid biokeemiliste hinnangute jaoks). Kõik koed külmutati vedelas lämmastikus ja hoiti kuni edasise analüüsini temperatuuril –80 ˚C.

Küsi lisa:

E-post:wallence.suen@wecistanche.com

Whatsapp/Tel: pluss 86 15292862950