Summary

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

Published: February 02, 2017
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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…

Disclosures

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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Cite This Article
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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