Summary

Modulações Ambientais do número de Midbrain dopamina Neurônios no Adulto Mice

Published: January 20, 2015
doi:

Summary

This protocol describes two different environmental manipulations and a concurrent brain infusion protocol to study environmentally-induced brain changes underlying adaptive behavior and brain repair in adult mice.

Abstract

Mudanças duradouras no cérebro ou "plasticidade cerebral" subjazem o comportamento adaptativo e reparação cerebral após doença ou lesão. Além disso, as interações com o meio ambiente pode induzir plasticidade cerebral. Cada vez mais, a pesquisa está tentando identificar quais ambientes estimular a plasticidade cerebral benéfica para o tratamento de desordens cerebrais e comportamentais. Duas modificações ambientais que são descritos aumentar ou diminuir o número de tirosina-hidroxilase imunopositivas (TH +, a enzima limitante da velocidade de dopamina (DA síntese)) neurónios do mesencéfalo do rato adulto. O primeiro inclui o emparelhamento masculino e camundongos fêmeas juntos continuamente durante uma semana, o que aumenta TH mesencéfalo + neurônios em aproximadamente 12% no sexo masculino, mas diminui TH mesencéfalo + neurônios em aproximadamente 12% no sexo feminino. A segunda compreende ratos habitação continuamente por 2 semanas em "ambientes enriquecidos" (EE) contendo rodas de corrida, brinquedos, cordas, material de nidificação, etc., que increases TH mesencéfalo + neurônios em cerca de 14% no sexo masculino. Além disso, um protocolo é descrito por concomitantemente infundindo drogas diretamente no mesencéfalo durante estas manipulações ambientais para ajudar a identificar os mecanismos subjacentes a plasticidade do cérebro por motivos ambientais. Por exemplo, EE-indução de mais TH mesencéfalo + neurônios é abolida pelo bloqueio simultâneo de entrada sináptica em neurônios do mesencéfalo. Juntos, estes dados indicam que a informação sobre o meio ambiente é retransmitida via de entrada sináptica nos neurônios do mesencéfalo para ligar ou desligar a expressão de genes 'da'. Assim, a estimulação ambiental adequada, ou droga segmentação dos mecanismos subjacentes, pode ser útil para o tratamento de distúrbios cerebrais e comportamentais associados com desequilíbrios no mesencéfalo DA (por exemplo, doença de Parkinson, déficit de atenção e hiperatividade, esquizofrenia e dependência de drogas).

Introduction

Sinalização DArgic pelos neurônios na área tegmental ventral (VTA) e substantia nigra pars compacta (SNC) do mesencéfalo é pensado para ser importante para os comportamentos cognitivos, emotivos e motoras motivou-recompensa. No entanto, muita ou pouca sinalização DA mesencéfalo causa muitos sintomas incapacitantes em uma variedade de distúrbios neurológicos (por exemplo, doença de Parkinson, déficit de atenção e hiperatividade, esquizofrenia e dependência de drogas). Drogas que aumentam ou diminuem a sinalização DA aliviar estes sintomas, no entanto, eles também produzem efeitos colaterais atribuíveis à sinalização desregulada e efeitos fora do alvo. A eficácia do fármaco também diminui ao longo do tempo, devido a respostas compensatórias do cérebro. Por isso, o desafio é restaurar a sinalização DA mesencéfalo normal em uma forma mais direccionada e fisiológico, e uma abordagem favorecido é aumentando ou diminuindo o número de neurônios DA mesencéfalo.

A evidência foi acumulando para several décadas que a expressão de genes e proteínas envolvidas no metabolismo e DA tráfico e outras catecolaminas em células de adulto é modificável (revisto em 1). No mesencéfalo, o número de tirosina-hidroxilase imunopositivas (TH +, a enzima limitante da velocidade na síntese de DA), em seguida, diminui, aumenta neurónios após a administração da neurotoxina 2,3, enquanto que o número de TH immunonegative (TH) neurónios mostra o padrão oposto (isto é, aumenta em seguida, diminui 3). Isto é consistente com a perda, em seguida, ganhar do "DA fenótipo 'por algumas células. O número de neurónios TH + TH e SNc também foi mostrado para mudar em direcções iguais mas opostos na sequência de vários tratamentos que alteram a actividade eléctrica destas células 4,5. Por exemplo, a infusão de pequeno-condutância, potássio activados por cálcio (SK) canal antagonista apamina em mesencéfalo durante 2 semanas, diminui o número de TH + e aumentos (pela mesma quantidade) o number de TH SNc neurônios 4,5. Em contraste, a infusão do agonista do canal SK-1 EBIO aumenta o número de TH + e diminui (pela mesma quantidade) o número de neurónios TH SNc 4,5. Alterações semelhantes foram vistos na sequência de uma variedade de tratamentos que visam a atividade neuronal do SNC, incluindo alguns que visava inputs aferentes 4. Esta aparente de regulação do número de neurónios SNc DArgic por actividade neuronal aferente e entrada levanta a possibilidade de que o ambiente ou comportamento pode influenciar o número de neurónios SNc. Na verdade ratos adultos expostos a diferentes ambientes têm mais ou menos mesencéfalo (SNc e VTA) TH + neurônios, e pelo menos algumas dessas mudanças induzidas pelo meio ambiente são abolidas pelo bloqueio simultâneo de entrada sináptica no mesencéfalo 6. Os objectivos desta comunicação são os seguintes: (1) fornecer mais detalhes sobre como implementar nossas manipulações ambientais e infusões de drogas; e (2) fornecer mais dados de apoio a nossa afirmação de que o environment regula o número de neurônios DA mesencéfalo, através da entrada de aferentes.

Protocol

NOTA: Todos os procedimentos experimentais em animais foram aprovados pelo Instituto Florey do Comitê de Ética Animal Health Neuroscience & Mental e em conformidade com da Austrália Nacional de Saúde e Pesquisa Médica do Conselho publicou código de boas práticas para o cuidado e uso de animais para fins científicos (7 ª edição, 2004). 1. As manipulações ambientais O emparelhamento de Gênero Use sexualmente maduros (> 8 semanas de idade), os…

Representative Results

Ratos adultos submetidos a essas manipulações ambientais alteraram número de mesencéfalo (SNC e VTA), mas não LC, TH + neurônios, e EE mais infusão mesencéfalo simultânea de picrotoxin ou bicuculina (GABA os antagonistas do receptor) abole EE-indução de mais SNc TH + neurônios. Estes dados foram previamente publicados em 6. Os presentes dados foram compilados em experiências duplicadas realizados como parte desse estudo anterior, mas não foram publicados em outros lugares. <p clas…

Discussion

Manipulações ambientais

A motivação por trás do design dessas manipulações ambientais (emparelhamento de gênero e de enriquecimento ambiental) foi determinar se o meio ambiente, e / ou comportamento solicitado pelo ambiente, está associado a alterações no número de neurônios DA mesencéfalo. O foco foi, portanto, no fornecimento de ambientes e estimular comportamentos que são propensos a se envolver sinalização DA mesencéfalo. Estes emparelhamento incluído com o se…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This study was supported by the National Health and Medical Research Council of Australia (NHMRC) Project grant 1022839. AJH is an Australian Research Council (ARC) FT3 Future Fellow (FT100100835). The Florey Institute of Neuroscience and Mental Health acknowledges support from the Victorian Government’s Operational Infrastructure Support Grant.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Isofluorane Baxter Healthcare Pty Ltd, Baxter Drive, NSW 2146, Australia AHN3640
ALZET Osmotic pump 1002 DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 0004317
ALZET Brain infusion kit 1 DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 0004760
ALZET cannula holder 1 DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 0008860
Vertex Monomer Self-curing (dental acrylic solvent) Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, The Netherlands n/a
Vertex Self Curing (dental acrylic powder) Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, The Netherlands n/a
METACAM (Meloxicam) Troy Laboratories, 98 long Street, smithfield NSW 2164 Australia L10100
Sodium Pentobarbitone Lethabarb, Virbac, Milperra, NSW, Australia 571177
Normal goat serum chemicon-temecula, CA S26-Litre
Triton X-100 Merck Millipore Headquarters , 290 Concord road, Billerica, MA 01821 1.08603.1000
Polyclonal rabbit anti-tyrosine hydroxylase Merck Millipore Headquarters , 290 Concord road, Billerica, MA 01821 AB152
Polyclonal biotinylated goat anti-rabbit Dako Australia Pty. Ltd., Suite 4, Level 4, 56 Berry street, North Sydney, NSW, Australia 2060 EO432
Avidin peroxidase Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU A3151-1mg
Diamino-benzidine Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU D-5637
Stereo Investigator MicroBrightField Bioscience, 185 Allen Brook Lane, Suite 101, Williston, VT 05495 n/a

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Tomas, D., Prijanto, A. H., Burrows, E. L., Hannan, A. J., Horne, M. K., Aumann, T. D. Environmental Modulations of the Number of Midbrain Dopamine Neurons in Adult Mice. J. Vis. Exp. (95), e52329, doi:10.3791/52329 (2015).

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