Corrida roda e complexidade ambiental como uma intervenção terapêutica em um modelo animal de FASD

Summary

O exercício cardiovascular e estimulantes experiências em um ambiente complexo ter benefícios positivos em várias medidas de neuroplasticidade dentro do cérebro de roedores. Este artigo irá discutir a implementação destas intervenções como um "superintervention", que combina corrida roda e complexidade ambiental e abordará as limitações dessas intervenções.

Abstract

O exercício aeróbico (por exemplo, roda de corrida (WR) amplamente utilizado em pesquisas com animais) impacta positivamente muitas medidas de potencial neuroplastic no cérebro, tais como taxas de neurogênese adulta, angiogênese e expressão de factores neurotróficos em roedores. Esta intervenção também foi mostrado para mitigar os aspectos comportamentais e neuroanatômicos de os impactos negativos da teratogens (ou seja, a exposição de desenvolvimento a álcool) e neurodegeneração relacionada com a idade em roedores. complexidade Ambiental (CE) foi mostrado para produzir inúmeros benefícios neuroplásticas em estruturas corticais e sub-corticais e pode ser acoplado com a roda de corrida para aumentar a proliferação e sobrevivência de novas células do hipocampo de adulto. A combinação destas duas intervenções fornece um "superintervention" robusto (WR-CE), que pode ser implementada numa variedade de modelos de roedores de distúrbios neurológicos. Vamos discutir a implementação de WR / CE e seu constituinteintervenções para utilização como uma intervenção terapêutica mais forte em ratos utilizando o modelo animal de exposição pré-natal ao álcool em humanos. Também vamos discutir quais elementos dos procedimentos são absolutamente necessários para as intervenções e quais podem ser alterados dependendo da pergunta ou instalações do experimentador.

Introduction

Elevando em diferentes ambientes tem sido conhecido por causar mudanças em várias medidas de bem-estar neurológica. Muitos estudos olhar para os efeitos benéficos da criação em um ambiente complexo (CE) começando com uma pesquisa inovadora pela Diamond e Rosenzweig (por exemplo, ^{1, 2)} e Greenough (Por exemplo, ^{3, 4).} CE foi demonstrada para ter um efeito positivo sobre inegáveis alterações sinápticas e celulares no cérebro ^{5, 6, 7.} CE pode afectar uma multiplicidade de regiões do cérebro, incluindo o hipocampo ^{8, 9} e córtex visual ^{10, 11,} estriado ventral ^{12, 13,} bemcomo função neuroimune ampla-cérebro (revisto em ^14). Interesse particular tem desenvolvido a partir dos estudos sobre hipocampo quando foi demonstrado que a CE, pode aumentar a taxa de sobrevivência de células de grânulos de nascidos de adultos do giro denteado através de plasticidade dendrítica ^{9, 13.} Este último ponto reuniu muito interesse devido ao crescente corpo de literatura indicando que o exercício cardiovascular promove neurogênese adulta, tanto no cérebro saudável e danificou ^{15, 16, 17, 18.} Execução de rodas (W) é um fácil de implementar forma de atividade cardiovascular voluntário que tem sido mostrado para ser benéfico em modelos de roedores de distúrbios neurológicos ou envelhecimento ^{17, 19, 20.} WR afecta a expressão de factores de crescimento tanto no sistema nervoso central e periférico ^{21, 22, 23.}

Combinando (subsequentemente) WR e CE numa "superintervention" (WR-CE) (isto é, 12 dias de WR seguido por 30 dias em CE) proporciona um aumento robusto em adultos neurogenesis hipocampo e aumento da sobrevivência das células recém-proliferadas ^8, o efeito que, no modelo animal de SAF não é alcançada pelos componentes individuais (ver abaixo). Desde ambos os componentes do WR-CE afectam uma diversidade de estruturas dentro do cérebro ¹³ (WR revisto em ^22, CE revisto em ^24), a execução dessa intervenção pode ser facilmente aplicada a modelos de roedores de ambos os modelos início da vida de desenvolvimento e posteriores do neurológica impairment (por exemplo, álcool exposição neonatal, envelhecimento, estresse precoce).

nt "> Integração da WR-CE nos períodos adolescente e início de adultos (ou seja, dias pós-natal 30 – 72) pode melhorar alguns dos efeitos negativos de um modelo de rato de perturbações do espectro do alcoolismo fetal (FASDs) ⁸ Uma coleção de estudos. demonstraram que os roedores expostos ao álcool a partir do dia pós-natal (PD) de 4 a 9 de exibição déficits significativos em medidas neuroanatómicos como complexidade dendrítica ^25, o desenvolvimento do cerebelo ^{26, 27} e capacidade de resposta neuroimmune ^28, bem como manifestações de prejuízo no aprendizado e na memória ^{29, 30, 31} . Mesmo uma quantidade reduzida de exposição ao álcool dentro desta janela de tempo (ou seja, PD 7 a 9) pode levar a déficits de aprendizagem e memória em ratos adolescentes e adultos ³² enquanto algumas estruturas já não vê sigimpairment neuroanatômica signi- ^27. Muitos desses déficits -, além de deficiências comportamentais em tarefas dependentes do hipocampo – foram atenuados após a exposição a este paradigma WR-CE ^{8, 33} ou WR sozinho ^{25, 31.} Embora WR sozinho tem sido amplamente utilizada uma intervenção, a combinação de WR-CE ainda não foi utilizado na literatura, apesar da sua capacidade de manter os benefícios relativamente mais curto prazo de WR ^8. Este artigo irá discutir a implementação da intervenção WR-CE durante a adolescência. Embora este paradigma é usado no contexto da exposição precoce álcool pós-natal, que pode ser introduzido para vários modelos de roedores para avaliar o potencial para o cérebro neuroplasticidade nos modelos de perturbações cerebrais.

Protocol

Declaração de Ética: O protocolo seguinte foi aprovado pelo Comitê Institucional de Animal Care and Use (IACUC) da Universidade de Delaware. 1. Exposição do Desenvolvimento (ou Modelo de Binge-como a exposição ao etanol) Em PD3, determinar o sexo de cada animal e cross-promover quaisquer animais se necessário para manter o tamanho da leitegada (8 animais) e distribuição por sexo (4 machos: 4 fêmeas) consistente dentro de cada ninhada. NOTA: É importante para manter o tamanho da lei…

Representative Results

A fim de avaliar o efeito da intervenção super, temos de olhar para os efeitos de cada um dos seus elementos constitutivos – WR e CE – em nossas medidas de interesse. As Figuras 1 a 3 (abaixo) apareceu em uma publicação anterior utilizando este paradigma 8. Figura 4 apareceu em uma tese de doutoramento 36. Estes dados ilustram o impacto da WR-CE sobre a neurogênese adulta hipocampal no…

Discussion

No protocolo anterior, nós demonstramos uma intervenção oportuno resgatar déficits neuroanatómicos após exposição neonatal álcool. Esta intervenção poderá ser usado como um agente terapêutico em outros modelos animais, devido à robustez de cada um dos componentes da intervenção. Actividade cardiovascular voluntária sob a forma de WR foi mostrado para beneficiar várias resultados comportamentais ^{38, 39} e induzir alterações plásticas funcionai…

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