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Comportamiento

FASDの動物モデルにおける治療的介入としてホイールランニングと環境の複雑さ

Published: February 02, 2017
doi:
10.3791/54947
,
1Department of Psychological and Brain Sciences,University of Delaware

Summary

複雑な環境における心血管運動と刺激的な経験は、げっ歯類の脳内の神経可塑性の複数のメジャーにプラスの利点を持っています。この記事では、車輪走行と環境の複雑さを組み合わせ、これらの介入の制限に対処します」superintervention」としてこれらの介入の実装について説明します。

Abstract

有酸素運動（広く動物実験で使用される例えば 、ホイール実行（WR））、そのような大人の神経新生、血管形成、およびげっ歯類における神経栄養因子の発現率などの脳内のneuroplasticポテンシャルの積極的な影響多くの対策、。この介入はまた、げっ歯類における催奇形（アルコールすなわち 、発達の暴露）及び年齢に関連する神経変性の負の影響の行動と神経解剖学的側面を軽減することが示されています。環境の複雑さ（EC）は、皮質および皮質下構造における多数neuroplastic利点を産生することが示されており、成人の海馬における新しい細胞の増殖および生存を増加させるために、車輪走行と結合することができます。これら二つの介入の組み合わせは、神経疾患の齧歯類モデルの範囲で実現することができる堅牢な「superintervention」（WR-EC）を提供します。私たちは、WR / ECおよびその構成要素の実装について説明しますヒトにおけるアルコールへの出生前暴露の動物モデルを用いて、ラットにおけるより強力な治療的介入として使用するためのterventions。また、介入のために絶対に必要であり、どれが実験者の質問や設備に応じて変更することができる手順の要素について説明します。

Introduction

異なる環境で飼育すると、長い神経健康の様々な測定の変化を引き起こすことが知られています。多くの研究は、ダイヤモンドとローゼンツヴァイク（ 例えば 、によって画期的な研究を開始する複雑な環境（EC）で飼育の有益な効果を見て 1、2）、グリーノー （ 例えば 、3、4）。 ECは、脳5、6、7におけるシナプスおよび細胞変化に紛れもないプラスの効果があることが実証されています。 ECは、同様に、海馬8,9および視覚野10、11、腹側線条体12、13を含む脳の領域の多数に影響を与えることができます脳全体の神経免疫機能として（14件）。特に注目は、それがECは、樹状可塑9、13を介して歯状回の成人生まれの顆粒細胞の生存率を増加させることができることが実証された海馬の研究から開発してきました。この最後の点は、原因心血管運動の両方が健康で損傷した脳15、16、17、18に大人の神経新生を促進することを示す文献の成長体に多くの関心を集めています。 （WR）を実行しているホイールは、神経障害または加齢17のげっ歯類モデルにおいて有益であることが示されている自発的心血管活動の形式、19、20を実現することは容易です。 WRは、成長因子の発現に影響します両方の中枢および末梢神経系21、22、23インチ

「superintervention」（WR-EC）に（その後）WRとECを組み合わせる（ すなわち 、ECで30日間続いWRの12日間）は、海馬成体の神経新生における堅牢な増加と新たに増殖した細胞8の生存の増加を提供し、 FASDの動物モデルにおいて、個々の成分によって達成されていない効果（下記参照）。 WR-ECの両方の成分が脳13（22に総説WR、24で検討EC）内の構造の多様な配列に影響を与えるので、この介入の実装が容易に神経学の両方の発達とその後の人生発症モデルのげっ歯類モデルに適用することができ障害（ 例えば 、新生児のアルコール暴露、老化、早期の生活上のストレス）。

NT ">思春期や青年期の期間（ すなわち 、生後日30から72）は中WR-ECの統合胎児アルコールスペクトラム障害のラットモデル（FASDs）の負の効果のいくつかを改善することができる8研究しているのコレクション。げっ歯類は、樹状の複雑さ25、小脳発達26、27および神経免疫応答28だけでなく、学習障害やメモリ29の症状、30、31のような神経解剖学的措置で9表示著しい赤字を通じて生後日（PD）4からアルコールにさらされていることを実証しましたいくつかの構造はもはやSIGを見なかった。この時間ウィンドウ内のアルコール暴露のさえ減少量（ すなわち 、9を通じてPD 7）は、青年期と成体ラット32における学習および記憶の欠損につながることができますnificant神経解剖学的障害27。海馬依存タスクにおける行動障害に加えて- -これらの赤字の多くは、このWR-ECパラダイム8、33または単独のWR 25、31への曝露後に緩和されてきました。単独WRが広く用い介入してきたが、WR-ECの組み合わせはまだWR 8の比較的短期の利益を維持する能力にもかかわらず、文献で利用されていません。この記事では、青年期にWR-ECの介入の実装について説明します。このパラダイムは、出生後早期のアルコール暴露に関連して使用されるが、脳障害のモデルにおける神経可塑性のために、脳の可能性を評価するために、種々のげっ歯類モデルに導入することができます。

Protocol

倫理声明：以下のプロトコルは、デラウェア大学の施設内動物管理使用委員会（IACUC）によって承認されました。 1.発達暴露（またはどんちゃん騒ぎのようなエタノール曝露のモデル） PD3に、各動物の性別を決定し、産子数（8匹）および性別分布（雄4：4人の女性）を保持するために、必要に応じて任意の動物をクロス育成各ごみ内で一貫し。 注：実験的な交絡を避ける?…

Representative Results

興味のある施策について – WRとEC – スーパー介入の効果を評価するために、我々はその構成要素のそれぞれの効果を見なければなりません。 1〜3（下記） の図は、このパラダイム8を利用して 、以前の出版物に登場しました。 図4は、博士論文36で登場しました。?…

Discussion

上記のプロトコルでは、我々は、新生児のアルコール暴露後の神経解剖学的赤字を救うために好都合な介入を実証しました。この介入は、介入の各構成要素の堅牢性のために他の動物モデルにおいて治療薬として使用することができます。 WRの形態における自発的心血管活動は、いくつかの行動の結果38、39の利益や、（40に概説?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We would like to dedicate this work to the memory of late Dr. William T. Greenough, a great mentor, a colleague and a friend. This work was supported by NIH/NIAAA grant number AA009838 and NIH/NIGMS COBRE: The Delaware Center for Neuroscience research grant 1P20GM103653 to AYK. We are grateful to the former and current members of Klintsova lab.

Materials

Female Time-pregnant Long Evans Rats Envigo (Formerly: Harlan, Inc.) Average litter size is 8-10 pups
Black India Ink Higgins (Chartpak, Inc.) 44201
Syringes and Injection Needles Becton, Dickinson and Company (BD) Assorted For injection of pawmarking ink, administration of milk-alcohol solution
Ear Punch Kent Scientific Corporation INS750076
Running Wheels Wahmann Labs Wahmann Running Wheel is discontinued. Substitute with  One per cage
EC Cage Martin's Cages, Inc. R-695
Small EC Toys Assorted
Medium EC Toys Assorted Should be able to fit 1-2 rats inside of/ on top of object
Large EC Toys Assorted Should be able to fit 3 or more rats inside of/on top of object
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Gursky, Z. H., Klintsova, A. Y. Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD. J. Vis. Exp. (120), e54947, doi:10.3791/54947 (2017).
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