FASD bir hayvan Modelinde Terapötik Müdahale olarak tekerlek Koşu ve Çevre Karmaşıklık

Kardiyovasküler egzersiz ve karmaşık bir ortamda uyarıcı deneyimler kemirgen beyninin içinde nöroplastisitesi birden önlemlerle ilgili olumlu faydaları vardır. Bu makale tekerlek çalışan ve çevre karmaşıklığı birleştirir ve bu müdahalelerin sınırlamaları hitap edecek bir "superintervention" olarak bu müdahalelerin uygulanması görüşecek.

(Yoğun hayvan araştırmalarında kullanılan örneğin tekerlek çalışan (WR)) Aerobik egzersiz gibi yetişkin nöron, anjiyogenez ve kemirgenler nörotrofik faktörlerin ifade oranları gibi beyinde nöroplastik potansiyelinin olumlu etkileri pek çok tedbir. Bu müdahale de kemirgenlerde teratojen (alkol, yani gelişimsel maruz kalma) ve yaşa bağlı nörodejenerasyon negatif etkilerinin davranışsal ve nöroanatomik yönlerini azaltmak için gösterilmiştir. Çevresel karmaşıklık (EC) kortikal ve subkortikal yapılarda çok sayıda nöroplastik fayda üretmek için gösterilmiştir ve yetişkin hipokampus çoğalmasını ve yeni hücrelerin hayatta kalmasını artırmak için tekerlek çalışan ile birleştiğinde olabilir. Bu iki müdahale kombinasyonu nörolojik bozuklukların kemirgen modellerinde bir dizi uygulanabilir sağlam "superintervention" (WR-AT) içerir. Biz WR / EC uygulanmasını ve onun kurucu görüşecekİnsanlarda alkol prenatal maruziyetin hayvan modeli kullanılarak sıçanlarda daha güçlü bir tedavi yöntemi olarak kullanım için buluşlar. Biz de prosedürlerin elemanları müdahaleler için kesinlikle gerekli ve hangilerinin deneycinin soru ya da tesislerine bağlı olarak değişebilir hangi tartışacağız.

Farklı ortamlarda yetiştirilmesi uzun nörolojik wellness çeşitli önlemler değişikliklere neden olduğu bilinmektedir. Birçok çalışma, örneğin Diamond ve Rosenzweig (tarafından araştırma çığır ile başlayan karmaşık bir ortamda yetiştirilmesi yararlı etkilerinin (EC) bakmak ^{1, 2)} ve Greenough (Örneğin, ^{3, 4).} AT beyin ^{5, 6, 7} sinaptik ve hücresel değişikliklerle ilgili yadsınamaz olumlu etkilere sahip olduğu gösterilmiştir. AT da hipokamp ^{8, 9} ve görsel korteks ^{10, 11,} ventral ^{striatum, 12, 13} dahil olmak üzere, beyin bölgelerinin çok sayıda etkileyebilirBeyin çapında nöroimmün fonksiyonu olarak ⁽¹⁴ gözden). AT dendritik plastisite ^{9, 13} ile dentat girus yetişkin doğumlu granül hücrelerinin hayatta kalma oranını artırabilir göstermiştir zaman özel ilgi hipokampus ile ilgili çalışmaların geliştirmiştir. Bu son nokta nedeniyle kardiyovasküler egzersiz, hem sağlıklı ve hasarlı beynin ^{15, 16, 17, 18} yetişkin nörogenezi teşvik belirten literatür büyüyen vücuda çok ilgi topladı. Tekerlek döndürme (WR) nörolojik bozukluklar ya da ^{17, 19, 20} yaşlanma kemirgen modellerinde yararlı olduğu gösterilmiştir isteğe kardiyovasküler aktivitesi şeklini uygulamak kolaydır. WR büyüme faktörlerinin ekspresyonunu etkilemektedir hem merkezi hem de çevresel sinir sistemi ^{21, 22, 23} ve.

Bir "superintervention" (WR-AT) içine (sonradan) WR ve EC birleştiren (yani, AT 30 gün takip WR 12 gün) bir hipokampal yetişkin nöron sağlam bir artış ve yeni hücrelerin çoğalması ⁸ artmış sağkalım sağlar FASD hayvan modelinde ayrı ayrı bileşenlerin elde edilmez etkisi (aşağıya bakınız). WR-EC iki bileşen beyin ¹³ içinde yapıların çeşitli bir dizi etkiler tarihinden bu müdahalenin uygulanması kolayca nörolojik hem gelişimsel ve sonradan hayat başlangıçlı modellerin kemirgen modellerinde uygulanabilir, ⁽²² gözden WR, AK ²⁴ gözden) bozukluğu (örneğin, yenidoğan alkol maruz kalma, yaşlanma, erken yaşam stresi).

Etik Beyanı: Aşağıdaki protokol Delaware Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylandı.

1. Gelişimsel Maruz Kalma (ya da Aşırı benzeri Etanol Maruz Kalma Model)

1. PD3, her hayvanın cinsiyeti belirlemek ve çöp boyutu (8 hayvan) ve cinsiyet dağılımı (4 erkek 4 kadın) tutmak için gerekirse herhangi bir hayvan çapraz teşvik her çöp içinde tutarlı.
   NOT: deneysel boşa önlemek için mümkün olduğunca tutarlı çöp boyutu ve cinsiyet dağılımı tutmak önemlidir. Bu protokol çöp başına 8 yavrular (4 erkek ve 4 kadın) kullanmasına rağmen, alternatif çöp boyutları ya da cinsiyet dağılımı deneysel tasarım ihtiyaçlarına göre olabilir.
2. Subkutan her çöp içindeki hayvanları tanımlamak için pençeleri içine siyah çini mürekkebi az miktarda enjekte.
3. Sözde rastgele% 50 alkol maruz AE () ve% 50 sahte-entübe denetimi içeren deneysel ibrelerin (atama (SI) yavruler) veya emzirmek kontrolü (SC) (PD 4 herhangi entübasyon, kuyruk kırpma, ya da ayırma protokolleri uğramayan hayvanlar - günlük) ağırlığında ve kulak delme hariç 9.
   1. tutarlı grup boyutunu korumak için, SC litre iki katı kadar deneysel ibrelerin atayın.
4. Daha sonra evde kafes iade her hayvan tartılır. Hayvan entübasyon döneminde (- 9 PD 4) sırasında günlük gerçekleşmelidir ağırlığında.
   1. barajdan bütün çöp çıkarın.
   2. ısıtmalı pad üzerinde yavrular yerleştirin.
   3. her bir yavru ağırlığını kaydedin.
5. PD4, her hayvan tartıldıktan sonra, her hayvan başına 5.25 ug / kg / gün arasında toplam için gerekli alkol miktarı hesaplanır (adım 1.4 yavru ağırlığına dayalı olarak) ^8.
   1. % 11,9 etanol-in-süt yerine (hacim / hacim) olarak alkol yönetme.
6. 9 am başlayarak, bir seferde anneden bir çöp en yavrular kaldırın.
7. Her AE yavru etanol-in-süt yönetme 34 kadar.
8. Her SI yavru ⁸ Sahte-entübe.
9. Yineleyin 1.5 adımları. 1.8 ile. Her deneysel çöp için.
10. İlk dozu takiben iki saat, ikinci alkol dozu dozlama işlemi (1.8 ile 1.5 adımları) tekrarlayın.
11. Bir buçuk saat, ikinci alkol dozu (pik günlük kan alkol içeriği elde edildiği noktası) sonra, toplamak ve gelecekteki kandaki alkol oranı analizi ³⁵ kırpma kuyruk yoluyla AE ve SI yavrular gelen santrifüj kan.
    1. kan 60 mcL toplayın.
    2. 1 ml mikrosantrifüj tüpü içinde kanın. 25 dakika boyunca 1.5 x g'de santrifüj kan.
    3. Dikkatle santrifüj tüpüne süpernatant serumu toplamak ve gelecekteki kandaki alkol oranı analizi için kaydedin.
12. AE hemşirelik yetersizlik beslenme açıklarını önlemek için etanol-in-süt yerine süt kullanarak dozajlama işlemi (1.8 arasındaki adımları 1.5) tekrarlayınyavrular.
    1. PD 4 2 saat arayla 2 ek süt dozlarda toplam gerçekleştirin.
13. 9 - tekrarlayın PD 5 1.4 (adım 1.11 hariç) 1.12 arasındaki adımları.
14. PD9 üzerinde son ek süt dozu takiben, kulak AK kafeste tanımlanması için tüm yavrular yumruk.
    1. Çöp numarası veya tanımlayıcı bazı ölçü ile delikli kulak koordinat (çift sayılı litre gelen hayvanlar sağ kulakları delinmiş alacağı ise, örneğin, bir grup içindeki tek sayılı ibrelerin sol kulak alacağı delikli). Bu daha kolay farklı litre birden fazla hayvan aynı pawmark desenine sahip olmalıdır AK kafeste hayvanları tanımlamak için yapacaktır.

2. Memeden kesme

1. PD 23, ev 2 kafeslerde tüm hayvanlar - 3.
   1. Aynı kafeste muhafaza bütün hayvanlar aynı cinsiyet olduğundan emin olun.
   2. bir SC, bir SI ve kafes başına bir AE hayvan mümkün bulunmaktadır.
   3. kafes arkadaşları sayısını en aza indirmek inciAynı çöp vardır.
   4. tüm hayvanlar su ve yiyecek erişebilen emin olun.

3. Tekerlek Koşu

1. PD30 günü, WR hayvanların kafesleri yarısını tahsis. Ev bağlı paslanmaz çelik çalışan tekerlek ücretsiz erişimli kafeslere bu hayvanlar.
   1. tekerlekler devir sayısını değerlendirmek için bir sayaç var olduğundan emin olun.
2. PD 30 ve PD 36 tüm hayvanları tartılır.
3. 9 am her gün, her tekerleğin devir sayısını kontrol edin.
4. 12 gün boyunca kendi konut durumda hayvanları bırakın.

4. Çevre Karmaşıklık

1. Deney hayvanları için PD 42 karşılık gelen günde 9 am önce AK kafesi hazırlayın.
   1. 30 "x 18" x 36 "galvanizli çelik kafes alın.
      NOT: kafes, birden fazla seviye birden sıçanların ağırlığını destekleyen yeteneğine sahip olmalıdır standart ile doldurulmalıdırçarşaf ve su şişeleri ve gıda dağıtıcıları takmak için birden çok yeri var.
   2. roman, kafes içinde değişken boyutlarda ve şekillerde renkli nesneler koymayın.
      1. AK kafese 6 büyük oyuncaklar koyun. Her oyuncak ile eş zamanlı etkileşim 3 veya daha fazla sıçanlar için yeterince büyük olduğundan emin olun.
      2. AK kafese 6 orta oyuncaklar koyun. 4 sıçan ile eş zamanlı etkileşim - 3 her oyuncak yeterince büyük olduğundan emin olun.
      3. AK kafese küçük bir sürü oyuncak (en az 20) yerleştirin.
      4. (Tartışma) Yenilik Bu müdahale için kritik vb farklı renkler, şekiller, boyutu, oyuncak kullanın.
   3. kafesin zıt uçlarında gıda iki yemekleri yerleştirin.
   4. Kafesin karşılıklı uçlarında iki şişe su koyun.
2. PD 42 9 am, tüm hayvanlar tartmak ve AK kafesine WR hayvanları değiştirin. 12 hayvan - Her AT kafes 9 içermelidir.
   1. hiçbir hayvan aynı pawmark ve kulak-cinas hem olduğundan emin olunch desenler.
3. tüm gıda ve su günlük kontrol edin.
4. Her iki gün, AK kafes oyuncakları çıkartın ve bunların yerine (adım 4.1.2 göre.).
5. Her üç gün, AK kafesini temizleyin.
   1. AK kafes hayvanları kaldırın ve 2 geçici tutma kafeslere koyun - 3 hayvanlar.
   2. Kafesin altından yatak tüm kaldırın.
   3. Bu gün oyuncak değiştirme programı ile çakışmaktadır sürece kafes aynı oyuncaklar Dönüş (4.4 adıma göre.).
   4. yiyecek ve su tüm değiştirin.
   5. AK kafes içine sıçan değiştirin.

5. toplayın Doku

Not: Doku Toplama (örneğin, paraformaldehid ile perfüzyon) ve depolama (örneğin, dondurma, parafine gömme) çeşitli yöntemler ile gerçekleştirilebilir. Aşağıdaki 0.1 M fosfat tamponlu tuz (PBS içinde% 4 paraformaldehid içinde% 4 paraformaldehit ile perfüzyon işlemi açıklar) Çözeltisi ^8.

Dikkat: Paraformaldehyde kanserojen ve aynı zamanda deride tahrişe, alerjik cilt reaksiyonu, veya göz hasarına neden olabilir. Uygun göz / deri koruması kullanın.

1. hafifçe hayvan uyutmak için izofluran için bir defada bir sıçan Açığa.
2. İntraperitoneal Ketamin / ksilazin karışımı (ketamin 10 mL karışık 1.5 ml ksilazin) 2 ml / kg sıçan enjekte edilir.
   Not: Ketamin ve ksilazin enjeksiyonu karışımı bir araya getirilmeden önce 100 mg / ml stok konsantrasyonunda her ikisi de.
3. (PH = 7.2 PBS), PBS içinde% 4 paraformaldehid, ardından (pH = 7.2), sıçan, artık duyarlı sonra, 0.1 M fosfat tamponlu salin ile hayvana serpmek.
4. 48 saat boyunca 4 ° C'de PBS içinde% 4 paraformaldehid içinde beyin ve mağaza çıkarın.
5. 2 gün sonra,% 30 sukroz çözeltisi transfer 4 ° C'de PBS içinde% 4 paraformaldehid ilave edildi.

WR ve AT - - süper müdahalenin etkisini değerlendirmek için, biz kurucu öğelerinin her etkilerine bakmak gerekir ilgi bizim önlemlerle ilgili. 3 (aşağıda) ile 1 bu paradigmayı ⁸ kullanan bir önceki yayında ortaya çıktı rakamlar. Şekil 4 doktora tezi ³⁶ çıktı. Bu veriler kıvrımlarının hipokampal yetişkin nöron üzerinde WR-EC etkisini göstermektedi...

Yukarıdaki protokol, yenidoğan alkol maruziyeti takiben nöroanatomik açıklarını kurtarmak için bir çare müdahale göstermiştir. Bu müdahale nedeniyle müdahale bileşenlerin her biri sağlamlığına diğer hayvan modelleri bir terapötik olarak kullanılabilir. WR şeklinde gönüllü kardiyovasküler aktivitesi birçok davranış sonuçları ^{38, 39} yarar ve ⁽⁴⁰ gözden) hipokampus gibi beyin bölgelerinde fonksiyonel plastik...

The authors have nothing to disclose.

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.