有氧运动和在复杂环境中给予的刺激性体验对啮齿类动物大脑神经可塑性的多种评估指标具有积极益处。本文将探讨将这些干预措施作为 "超级干预" 结合了跑轮运动和环境复杂性，将解决这些干预措施的局限性。
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本文内容
摘要
摘要
有氧运动（例如，在动物研究中广泛使用的转轮跑（WR））对大脑神经可塑潜能的多种指标具有积极影响，例如成年啮齿类动物的神经发生率、血管生成以及神经营养因子的表达。该干预措施还被证明可减轻致畸剂（即，发育期酒精暴露）和与年龄相关的神经退行性变对行为和神经解剖学的负面影响。环境丰富化（EC）已被证实可在皮层及皮层下结构中产生多种神经可塑性益处，并可与转轮跑结合使用，以促进成年海马中新细胞的增殖与存活。这两种干预措施的联合构成了一种强大的"超级干预"（WR-EC），可在多种啮齿类神经系统疾病模型中实施。本文将讨论在模拟人类产前酒精暴露的动物模型大鼠中，如何实施WR/EC及其各组成部分，以作为更有效的治疗性干预手段。我们还将探讨该操作流程中哪些要素是干预所必需的，哪些要素可根据实验者的研究问题或实验条件进行调整。
引言
在不同环境中饲养长期以来已知会导致神经健康各项指标发生变化。许多研究关注从Diamond和Rosenzweig开创性研究开始的复杂环境（EC）饲养对神经健康的有益影响。例如, 1,2）和格林诺 (例如,3,4). 已证明EC对大脑突触和细胞变化具有不可否认的积极作用5,6,7. EC 可影响包括海马在内的多种脑区8,9 和视觉皮层10,11腹侧纹状体12,13，以及全脑范围的神经免疫功能（综述见14）。当研究证实电休克（EC）可通过树突可塑性提高....
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方案
伦理声明：以下方案已获得特拉华大学机构动物照护与使用委员会（IACUC）的批准。
1. 发育期暴露（或类似 binge 的乙醇暴露模型）
- 在出生后第3天（PD3），确定每只动物的性别，必要时进行交叉抚养，以确保每窝仔鼠数量（8只）和性别分布（4雄:4雌）保持一致。
注意：为避免实验干扰因素，应尽可能保持每窝仔鼠数量和性别分布的一致性。尽管本方案采用每窝8只仔鼠（4雄4雌），但可根据实验设计需求调整窝仔数量或性别分布。 - 在每窝动物的足垫皮下注射少量黑色印度墨水，以进行个体识别。
- 将窝仔鼠伪随机分配为实验组（包含50%酒精暴露（AE）和50%假插管对照（SI）仔鼠）或哺乳对照组（SC）（在出生后第4至9天期间不进行任何插管、尾部剪切或分离操作，仅进行每日称重和耳标打孔）。
- 为保持组间规模一致，实验组的窝数应设为对照组（SC）的两倍。
- 称重每只动物，然后将其放回其原代笼具中。在插管期间（出生后第4至9天），应每天进行动物称重。
- 将整窝幼崽从母鼠身上移开。
- 将幼崽置于加热垫上。
- 记录每只幼崽的体重。
- 在第4天，称量每只动物后，根据每只幼鼠的体重（来自步骤1.4）计算所需酒精量，使每只动物的总摄入量为5.25 g/kg/天8
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结果
为了评估综合干预措施的效果，我们必须分别考察其各个组成部分——跑轮训练（WR）和丰富环境（EC）——对所关注指标的影响。图1至图3（下文）出自先前使用该范式的一项研究8。图4出自一篇博士论文36。这些数据展示了WR-EC对海马齿状回成体神经发生的效应。所有图表均显示组均值，误差线表示均值的一个标准误。图1显示，在干预的跑轮训练阶段后，细胞增殖显著增加，表明WR组分能够有效促进正常发育、早期生活应激以及酒精暴露动物海马齿状回（DG）中的细胞增殖。图2显示，EC能够提高在新生儿期暴露于应激或酒精的动物中成体新生细胞在齿状回中的存活率。图3显示向神经元表型分化的细胞数量增加，表明WR-EC可提高经历新生儿期酒精暴露或插管应激的动物中新生齿状回颗粒细胞的增殖与存活，提示其具有治疗潜力，.......
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讨论
在上述实验方案中，我们展示了一种快速有效的干预措施，可用于挽救新生儿期酒精暴露后出现的神经解剖学缺陷。由于该干预措施的各个组成部分均具有较强的可靠性，因此也可作为其他动物模型中的治疗手段。以转轮运动（WR）形式进行的自主心血管活动已被证明可改善多种行为学结果38,39，并诱导海马等脑区发生功能性可塑性改变（详见综述40）。这部分效应源于啮齿类和人类脑实质中生长因子及其他神经保护机制的表达21,41。此外，环境富集（EC）可进一步增强这些作用，在啮齿类动物中诱导产生有益的细胞水平6,11,42,43、结构水.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
我们谨将本工作献给已故的 William T. Greenough 博士，以纪念这位伟大的导师、同事和朋友。本研究得到了美国国立卫生研究院/国家酒精滥用与酒精中毒研究所（NIH/NIAAA）资助号 AA009838 以及美国国立卫生研究院/国家普通医学科学研究所（NIH/NIGMS）COBRE：特拉华神经科学研究中心资助号 1P20GM103653（授予 AYK）的支持。我们感谢 Klintsova 实验室的历届和现任成员。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 雌性妊娠期 Long Evans 大鼠 | Envigo（原 Harlan, Inc.） | 平均每窝产仔数为 8 - 10 只幼鼠 | |
| 印度墨水（黑色） | Higgins（Chartpak, Inc.） | 44201 | |
| 注射器和注射针头 | Becton, Dickinson and Company (BD) | 多种规格 | 用于足标记墨水注射及酒精-牛奶溶液给药 |
| 耳标打孔器 | Kent Scientific Corporation | INS750076 | |
| 跑轮 | Wahmann Labs | Wahmann 跑轮已停产。每笼配备一个。 | |
| EC 笼具 | Martin's Cages, Inc. | R-695 | |
| 小型 EC 玩具 | 多种来源 | ||
| 中型 EC 玩具 | 多种来源 | 应能容纳 1 - 2 只大鼠进入或站立于其内部或顶部 | |
| 大型 EC 玩具 | 多种来源 | 应能容纳 3 只或更多大鼠进入或站立于其内部或顶部 |
参考文献
- Diamond, M. C., et al. Increases in cortical depth and glia numbers in rats subjected to enriched environment. J Comp Neurol. 128 (1), 117-126 (1966).
- Rosenzweig, M. R., Bennett, E. L., Hebert, M., Morimoto, H. Social grouping cannot account for ce....
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重印与许可
