Umwelt Modulationen der Anzahl der Mittelhirn Dopamin-Neuronen in erwachsenen Mäusen
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
Lang anhaltende Veränderungen im Gehirn oder "Plastizität des Gehirns" zugrunde liegen, adaptives Verhalten und Gehirn Reparatur nach Krankheit oder Verletzung. Des Weiteren können Wechselwirkungen mit der Umwelt Plastizität des Gehirns induzieren. In zunehmendem Maße wird Forschung versucht zu ermitteln, welche Umgebungen Plastizität des Gehirns vorteilhaft für die Behandlung des Gehirns und Verhaltensstörungen zu stimulieren. Zwei Umwelt Manipulationen beschrieben, die Erhöhung oder Verringerung der Anzahl der Tyrosin-Hydroxylase immun (TH +, das geschwindigkeitsbestimmende Enzym in Dopamin (DA) Synthese) Nervenzellen im erwachsenen Maushirn. Die erste umfasst Paarung männlichen und weiblichen Mäusen zusammen kontinuierlich für 1 Woche, das Mittelhirn TH + Neuronen bei Männern steigt um ca. 12%, verringert jedoch Hirn TH + Neuronen um ca. 12% bei Frauen. Die zweite besteht aus Gehäuse-Mäuse kontinuierlich für 2 Wochen im "angereicherten Umgebungen" (EE), die Laufräder, Spielzeug, Seile, Nistmaterial usw., die icherhöh Mittelhirn TH + Neuronen von ca. 14% bei Männern. Darüber hinaus wird ein Protokoll zur gleichzeitigen Infusion von Medikamenten direkt in das Mittelhirn in diesen Umwelt Manipulationen zur Identifizierung Mechanismen umweltinduzierten Plastizität des Gehirns zugrunde liegenden beschrieben. Beispielsweise ist EE-Induktion größer Hirn TH + -Neuronen durch gleichzeitige Blockade von synaptischen Eingangs auf Mittelhirnneuronen aufgehoben. Zusammen zeigen diese Daten, dass die Informationen über die Umgebung über synaptischen Eingang zum Mittelhirn-Neuronen übertragen, um ein oder aus Ausdruck "DA" Gene zu wechseln. So geeigneten Umweltreize oder Drug-Targeting der zugrunde liegenden Mechanismen, könnte hilfreich sein für die Behandlung von Hirn- und Verhaltensstörungen Ungleichgewichte im Mittelhirn DA in Verbindung gebracht werden (zB Parkinson-Krankheit, Aufmerksamkeits-Defizit-und Hyperaktivitätsstörung, Schizophrenie und Drogenabhängigkeit).
Introduction
DArgic Signalisierung von Neuronen im ventralen Tegmentum (VTA) und Substantia nigra pars compacta (SNC) des Mittelhirns wird als wichtig für die Belohnung motiviert kognitive, emotionale und motorische Verhaltensweisen sein. Jedoch verursacht zu viel oder zu wenig Mittelhirn DA Signal viele behindernden Symptome in einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen (zB Parkinson-Krankheit, Aufmerksamkeitsdefizit und Hyperaktivität, Schizophrenie und Drogenabhängigkeit). Medikamente, die erhöhen oder zu verringern DA Signal diese Symptome zu lindern, aber sie produzieren auch Nebenwirkungen zuzuschreiben fehlregulierte Signal und Nebeneffekte. Wirksamkeit von Medikamenten auch lehnt Laufe der Zeit durch kompensatorische Reaktionen des Gehirns. Die Herausforderung besteht daher darin, normale Mittelhirn DA Signal gezielter und physiologische Weise wiederherzustellen, und eine bevorzugte Ansatz ist durch Erhöhung oder Verringerung der Anzahl von Mittelhirn DA Neuronen.
Der Nachweis wurde für sev angesammeltrere Jahrzehnte, dass die Expression von Genen und Proteinen in Metabolisierung und Menschenhandel DA und andere Katecholamine in reifen Erwachsenen Zellen beteiligt ist änderbar (in 1 überprüft). Im Mittelhirn, die Zahl der Tyrosin-Hydroxylase immun (TH +, der geschwindigkeitsbestimmende Enzym im DA-Synthese) Neuronen sinkt dann erhöht folgenden Neurotoxin Verwaltung 2,3, während die Zahl der TH immunonegative (TH) Neuronen zeigt das Gegenteil Muster (dh steigt dann ab 3). Dies ist konsistent mit dem Verlust dann der "DA Phänotyp 'von einigen Zellen zu gewinnen. Die Anzahl der TH + und TH- SNc Neuronen wurde auch gezeigt, die in gleichen aber entgegengesetzten Richtungen nach verschiedenen Behandlungen, die die elektrische Aktivität der Zellen zu verändern 4,5 ändern. Zum Beispiel Infusion des kleinen Leitwert, Calcium-aktivierten Kalium (SK) Kanalantagonist Apamin in Hirn für 2 Wochen verringert die Zahl der TH + und erhöht (durch die gleiche Menge) die number der TH SNc Neuronen 4,5. Demgegenüber Infusion des SK-Kanalagonisten 1- EBIO erhöht die Anzahl der TH + und verringert (um den gleichen Betrag) die Anzahl der TH- SNc Neuronen 4,5. Ähnliche Veränderungen wurden im Anschluss an eine Vielzahl von Behandlungen Targeting SNc neuronale Aktivität, darunter auch einige, die afferenten Eingänge 4 gezielt zu sehen. Dieser scheinbare Regelung der Anzahl der SNc DArgic Neuronen durch neuronale Aktivität und afferenten Input ergibt sich die Möglichkeit, die Umwelt oder das Verhalten können die Anzahl der SNc Neuronen beeinflussen. Tatsächlich erwachsenen Mäusen zu verschiedenen Umgebungen ausgesetzt sind, mehr oder weniger Mittelhirn (SNC und VTA) TH + -Neuronen, und zumindest einige dieser Umgebungsbedingte Änderungen werden durch die gleichzeitige Blockade der synaptischen Eingangs im Mittelhirn 6 aufgehoben. Die Ziele dieser Mitteilung sind: (1) liefern weitere Details über, wie wir unsere Umwelt Manipulationen und Drogen Infusionen umzusetzen; und (2) liefern weitere Daten unterstützen unsere Behauptung, dass der environment regelt die Anzahl von Mittelhirn DA Neuronen, über Zuflüsse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Umwelt Manipulationen
Die Motivation für die Gestaltung dieser Umwelt Manipulationen (Geschlecht Paarung und Umweltanreicherung) war es, ob die Umwelt zu bestimmen, und / oder das Verhalten von der Umwelt aufgefordert, sich mit den Veränderungen in der Anzahl der Mittelhirn DA Neuronen verbunden. Der Schwerpunkt lag daher auf die Bereitstellung von Umgebungen und stimulierende Verhaltensweisen, die wahrscheinlich im Mittelhirn DA Signal engagieren. Dazu gehörten Paarung mit dem a…
Declarações
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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