En contraste con nuestra comprensión del desarrollo temprano del cerebro que ocurre en el transcurso de días-a-semanas después del parto, relativamente poco se sabe acerca de la miríada de cambios dinámicos que ocurren en las primeras horas de vida en ratas. Un desafío clave ha sido el pequeño tamaño del cerebro de rata neonatal y un requisito para herramientas de alta tecnología aislar regiones discretas del cerebro o las células. Estudios a menudo evaluación gene transcripción y traducción no1,2, que no da una comprensión firme de los niveles funcionales de moléculas de señalización activadas. Otros examinan la expresión usando immunohistochemistry para referencia regiones del cerebro, que no permite la cuantificación de los niveles de expresión3. Ningún estudio hasta la fecha ha estudiado la activación de la señalización de vías asociadas con calostro primera ratas de alimentación en regiones discretas del cerebro, que requiere rápido aislamiento y sacrificio y medición de la expresión de la proteína y fosforilación de la proteína mediante Western borrar. Mientras que el microdissection del cerebro se realiza en los cerebros más viejos y más grandes, no hemos identificado una referencia realizando un golpe sola célula cerebral en un cerebro de P0. Este papel presenta un protocolo para aislar regiones restringidas del cerebro neonatal utilizando una técnica de perforación relativamente baja y un procedimiento de Western blot para medir la expresión de proteínas en muestras relativamente pequeñas. Este protocolo puede ser conveniente para las preguntas de investigación que requieren la evaluación de la expresión de proteínas y modificaciones postraduccionales (por ej., fosforilación) en regiones relativamente restringidas de pequeños cerebros de cualquier especie, siempre que el usuario puede identificar visualmente la región cerebral de interés con un atlas y puntos de referencia identificables.
Esta técnica fue desarrollada para entender los cambios que ocurren en el cerebro como resultado de calostro primera las ratas neonatales de la alimentación, que es rico en oxitocina (OT). OT ha sido mucho tiempo conocido por su capacidad para estimular contracción uterina y de bajada de leche. Sin embargo, OT ahora se sabe que desempeñan una amplia gama de papeles en la regulación de muchas funciones corporales y conductas4. Por ejemplo, OT se opone a la tensión y la inflamación en relación con los comportamientos de adaptación afiliativo5, retrasa el vaciamiento gástrico y disminuye el tránsito intestinal. Se han identificado receptores de OT (OTR) en las neuronas entéricas y epitelio intestinal6,7,8. Los efectos gastrointestinales de los OT son particularmente importantes para el niño durante el período postnatal temprano. Por ejemplo, lactancia materna se asocia con la entrega de cantidades significativas de OT para el intestino neonatal9,10, y los datos muestran que el OTR es overexpressed fuertemente en vellosidades duodenales durante la leche lactantes período8.
In vitro los experimentos usando una línea celular de tripa han demostrado a nivel celular que la oxitocina modula moléculas importantes en la tensión de señalización vía11,12 y juega un papel regulador en la traducción de proteínas 12. estos estudios sugieren que los componentes de la leche, incluyendo oxitocina exógena de la madre, son importantes en la respuesta de la proteína desdoblada en recién nacidos para reducir el estrés celular13.
Estudios in vivo y ex vivo han demostrado que el calostro OT modula los marcadores de autofagia, la inflamación y la respuesta de estrés celular en villi de intestino de rata recién nacida. Enterocitos recién nacidos sufren estrés celular substancial en su lado luminal cuando el intestino está expuesto simultáneamente a microbiota de la madre en el calostro14,15 y numerosas proteínas, incluyendo las hormonas como OT9 , 10 , 16.
Los efectos de la OT en el cerebro han sido estudiados17. Sin embargo, los mecanismos de señalización de OT demostrados en el intestino durante el periodo postnatal temprano no han sido estudiados en el cerebro. En este trabajo, un método para aislar los núcleos cerebrales discretas en el tallo cerebral de rata neonatal y el hipotálamo mediante electroforesis se utiliza para las regiones del cerebro aislado de perfil. El objetivo general de este método es capturar el estado de señalización en áreas del cerebro lo más cerca posible al nacimiento, antes y después de la primera leche de cochinillo, en el tejido cerebral con el índice más bajo de glial/neuronal de la célula. El fundamento para el desarrollo de esta técnica es que permite el rápido aislamiento de las regiones del cerebro restringido, microscópico en cachorros neonatales con una colección más homogéneo de neuronas ex vivo estudios mediante un Western Blot automatizados metodología, ofreciendo resultados muy consistentes en muestras relativamente pequeñas disecadas. Un defecto de trabajo previo incluye más disección bruta (rebanadas de cerebro o todo el cerebro) y mayores de18,de animales19. El cerebro de los cachorros jóvenes es increíblemente dinámico, con olas de diferenciación glial después del nacimiento. Para estudiar cambios en el cerebro influenciados por primera alimentación de los cachorros, es necesario estudiar restringidos núcleos neuronales con disección reproducible.
Leche alimentación generalmente se analiza para su impacto inmunológico y nutricional para la salud o gene expresión (por ejemplo, en los enterocitos20,21), mientras que raramente se estudia su efecto en las áreas del cerebro durante el desarrollo del cerebro. Se analizó el efecto del tránsito de la leche en el intestino en función del cerebro en referencia a gut colecistoquinina receptores vagales relé núcleos del vástago de cerebro, pero no de caminos señalización intracelular22. Existe una vasta literatura sobre vulnerabilidad del cerebro en desarrollo de recién nacido a la desnutrición de las madres durante el embarazo23, pero no se abordan las señales de estrés y la inflamación. Importante, aprovecha el método actual de un fenómeno en recién nacidos de la rata de día cero que aísla los estímulos calostro nacido sangre del relais vagal de los estímulos viscerales. Éste es el período de hypo respuesta llamado estrés caracterizado por inmaduros núcleo del tractus solitarius (NTS)-circuito hipotalámico inmediatamente después del nacimiento24,25 que restringe el NTS, núcleo paraventricular (PVN), y núcleo supraóptico (SON) las señales a los estímulos nacidos de sangre.
Este método es útil para el análisis de múltiples vías de señalización y relativamente restringida a las células neuronales, siempre que el tejido cerebral se cosecha en el día-0 postnatal en ratas, además de si las madres han sido impugnadas o no por cualquier tipo de tratamiento durante el embarazo. Camadas pueden ser analizadas para los efectos del calostro versus la alimentación señalización de alimentación. Al comparar las señales entre las áreas del cerebro con pobres versus rendimiento proteína rica, este método permite en capilar determinación de proteína total de las bandas polipeptídicas paralelas a inmune-cuantificación de antígenos de la proteína de los capilares. Este método permite la comparación cuantitativa, utilizando unidades arbitrarias, de los resultados obtenidos por el mismo anticuerpo sin curvas cuantitativas estándar y de referencia para proteína total por tubo capilar. Comparar resultados obtenidos por los diferentes anticuerpos es posible sólo mediante curvas estándar cuantitativas.
Este método permite la evaluación de la señalización que ocurre entre el intestino y el cerebro y que puede afectar a la función en ambos órganos26bidireccional. La asociación entre la oxitocina e ingesta de alimentos, que ha sido extensamente estudiada en años recientes27, respalda un vínculo entre la oxitocina mayor señalización y disponibilidad de nutrientes. Estos estudios apoyan también el concepto de converse esa energía déficit está acoplado con la reducción en la señalización hipotalámica oxitocina.
Estudios anteriores del efecto de la OT en la actividad cerebral demostraron que inflamación intestinal inducida produce transcripción cFos en corteza piriforme, PVN y amígdala hipotalámica que era refractaria a la vagotomía28. Sin embargo, la infusión sistémica de OT con secretina disminuyó la respuesta cerebral de cFos a la reacción inflamatoria provocada en la tripa28. Esto sugiere que el efecto de la OT exógena se llevó a cabo por rutas diferentes relés vagales, posiblemente a través de moléculas de señalización transmitidos por la sangre por el área postrema6,29.
En este estudio, se evaluaron las vías de señalización del estrés celular previamente observadas en el intestino que en el cerebro. La hipótesis fue que los componentes de la leche pueden proteger o diferir el efecto de la inflamación en la permeabilidad del intestino a metabolitos microbianos y otros, y a su vez, los efectos en el cerebro la función. Las diferencias claramente antagónicas en IkB versus BiP señalización encontrada en las vellosidades, antes y después de cebado por calostro13, sugieren que los cerebros de los recién nacidos, aún en el proceso de desarrollo, pueden detectar estas señales de calostro-inducida del intestino.
Se midieron marcadores de proteínas señalización utilizados en los experimentos anteriores de tripa que se asocian a estrés del retículo endoplásmico. Incluyen las chaperonas de ER BiP, traducción iniciación factor eIF2a (que sirve como una respuesta de estrés integrador30), eIF2a quinasa p-PKR y dos proteínas de señalización de la inflamación (NF-kB y su inhibidor IkB).
Se eligieron seis regiones cerebrales basadas en su capacidad en adultos secretan o responder a OT. El NTS, situado en la médula superior, es el primer relais de la entrada visceral y recibe señalización directa de neuronas sensoriales vagales en el intestino31 citoquinas posiblemente nacido de sangre, toxinas y hormonas a través de la zona-postrema adyacente32. El PVN, núcleo supraóptico (hijo), núcleos del estriado (STR), corteza cerebral (CX) y núcleo preóptica medial (MPO) reciben señales desde el intestino a través del NTS.
Resultados mostraron que la respuesta celular al estrés durante el período postnatal inmediato antes del cebado de calostro e inmediatamente después de primera alimentación es diferente en NTS en comparación con el PVN y el hijo. Señalización en CX, STR y MPO diferenciaron de ése del PVN y del hijo, así. Las distintas funciones de OT se mostraron anteriormente para modular el estrés celular y la inflamación en el intestino se sintió probablemente por algunas áreas del cerebro. Colectivamente, los datos indican que a nivel celular, durante las primeras horas después del nacimiento, el cerebro responde al estrés metabólico asociado con la escasez de nutrientes. Los datos también muestran que la magnitud y dirección de los efectos moduladores de calostro de alimentación dependen de la región y que en algunas regiones, reflejan efectos de OT se muestra anteriormente en el intestino.