Name: Carrera de la rueda y la complejidad del entorno como una intervención terapéutica en un modelo animal de TEAF (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 9 s
Description: Aprende a implementar una intervención terapéutica combinando ejercicio cardiovascular y complejidad ambiental en ratas de laboratorio. Este método potencia la neuroplasticidad y ofrece aplicaciones clave en rehabilitación neurológica.

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Nos gustaría dedicar este trabajo a la memoria del difunto Dr. William T. Greenough, un gran mentor, un colega y un amigo. Este trabajo fue apoyado por la subvención número AA009838 de los NIH/NIAAA y la subvención 1P20GM103653 del Centro de Investigación en Neurociencia de los NIH/NIGMS COBRE: 1P20GM103653 a AYK. Agradecemos a los miembros anteriores y actuales del laboratorio Klintsova.

Declaración de Ética: El siguiente protocolo fue aprobado por el Comité de Cuidado y Uso de Animales Institucional (IACUC) de la Universidad de Delaware. 1. Exposición del desarrollo (o Modelo de Exposición etanol en exceso y similares) <ol><li> En PD3, determinar el sexo de cada animal y transversal fomentar cualquier animal si es necesario para mantener el tamaño de camada (8 animales) y sexo (4 machos: hembras 4) consistente dentro de cada camada. NOTA: Es importante mantener el tamaño de camada y sexo tan consistente como sea posible para evitar confusiones experimentales. Aunque este protocolo utiliza 8 cachorros (4 machos y 4 hembras) por camada, tamaño de las camadas alternativos o distribuciones sexuales pueden ser adaptados a las necesidades del diseño experimental. </li><li> Por vía subcutánea inyectar una pequeña cantidad de tinta china negro en las patas para identificar a los animales dentro de cada camada. </li><li> Pseudo-aleatoriamente asignar camadas como experimentales (que contienen 50% simulacro de control intubados expuesto al alcohol (AE) y el 50% SI) las crías (s) o succionar el control (SC) (animales que no estén sometidos a la intubación, el recorte de la cola, o protocolos de separación de EP 4 - 9 a excepción de peso diario y el oído-perforación). <ol><li> Para conservar el tamaño del grupo consistente, asigne el doble de camadas camadas experimentales como SC. </li></ol></li><li> Pesar cada animal y luego devolverlo a su jaula. Pesaje de animales debe ocurrir diariamente durante el período de intubación (PD 4 - 9). <ol><li> Retire toda la camada de la presa. </li><li> Coloque perritos en la almohadilla caliente. </li><li> Anotar el peso de cada cachorro individual. </li></ol></li><li> En PD4, después de pesar cada animal calcular la cantidad de alcohol necesaria para un total de 5,25 g / kg / día por cada animal (basado en peso de las crías de la etapa 1.4) 8. <ol><li> Administrar alcohol como 11,9% sustituto (vol / vol) de etanol-en-leche. </li></ol></li><li> Comenzando a las 9 am, eliminar uno de los cachorros de camada de la madre a la vez. </li><li> Administrar el etanol en la leche de cada cachorro AE <shasta class = &quot;xref&quot;&gt; 34. </li><li> Sham-intubar cada cachorro 8 SI. </li><li> Repita los pasos 1.5. a través de 1,8. para cada camada experimental. </li><li> Dos horas después de la primera dosis, repetir el procedimiento de dosificación (pasos 1.5 a la 1.8) para una segunda dosis de alcohol. </li><li> Una hora y media después de la segunda dosis de alcohol (el punto en el que se alcanza el contenido de alcohol en la sangre todos los días pico), recoger y sangre centrífugo de las crías de AE y SI a través de la cola de recorte para el análisis futuro contenido de alcohol en sangre 35. <ol><li> Recoger 60 l de sangre. </li><li> Coloque la sangre en un tubo de microcentrífuga de 1 mL. la sangre se centrifuga a 1,5 g durante 25 min. </li><li> Recoger cuidadosamente el suero sobrenadante del tubo de centrífuga y ahorrar para el análisis de contenido de alcohol en sangre futuro. </li></ol></li><li> Repetir el procedimiento de dosificación (pasos 1.5 a la 1.8) utilizando leche en vez de etanol en la leche para evitar déficits nutricionales de la incapacidad de enfermería en AEcachorros. <ol><li> Realizar un total de 2 dosis suplementarias de leche 2 h de distancia en la EP 4. </li></ol></li><li> Repita los pasos 1.4 a través de 1.12 (excepto el paso 1,11) en DP 5 - 9. </li><li> Después de la dosis suplementaria de la leche final sobre PD9, oído ponche todos los cachorros para su identificación en la jaula CE. <ol><li> Coordinar la oreja perforada con alguna medida de basura o número de identificación (por ejemplo, las camadas de número impar dentro de una cohorte conseguirían su oreja izquierda golpeó mientras que los animales de las camadas pares obtendrían sus orejas derechas con los puños). Esto hará que sea más fácil identificar a los animales en la jaula CE deben varios animales de diferentes camadas tienen el mismo patrón pawmark. </li></ol></li></ol> 2. El destete <ol><li> En la EP 23, casa de todos los animales en jaulas de 2 - 3. <ol><li> Asegúrese de que todos los animales alojados en la misma jaula son del mismo sexo. </li><li> Incluir uno SC, uno de SI, y uno de los animales por jaula AE cuando sea posible. </li><li> Minimizar el número de compañeros de jaula THal son de la misma camada. </li><li> Asegúrese de que todos los animales son capaces de acceder a los alimentos y el agua. </li></ol></li></ol> 3. Rueda de reproducción <ol><li> En PD30, asignar la mitad de las jaulas con animales a WR. Casa estos animales en jaulas con un libre acceso a la rueda de rodadura de acero inoxidable adjunta. <ol><li> Asegúrese de que las ruedas tienen un contador para evaluar el número total de revoluciones. </li></ol></li><li> Pesar todos los animales en la EP 30 y EP 36. </li><li> Compruebe el número de revoluciones de cada rueda a las 9 am todos los días. </li><li> Deje a los animales en su estado respectivo alojamiento por 12 días. </li></ol> 4. Complejidad Ambiental <ol><li> Preparar la jaula CE antes de las 9 de la mañana del día que corresponde a la EP 42 para los animales de experimentación. <ol><li> Obtener una 30 &quot;x 18&quot; x 36 &quot;jaula de acero galvanizado. NOTA: La jaula debe tener múltiples niveles, sea capaz de soportar el peso de varias ratas, se llenó con la normaropa de cama, y ​​tiene varias ubicaciones para sujetar las botellas de agua y dispensadores de alimentos. </li><li> Coloque novela, colorido, objetos de tamaños variables y formas en la jaula. <ol><li> Coloque 6 grandes juguetes en la jaula CE. Asegúrese de que cada juguete es lo suficientemente grande para 3 o más ratas de interactuar con forma concurrente. </li><li> Coloque 6 juguetes medianas en la jaula CE. Asegúrese de que cada juguete es lo suficientemente grande para 3 - 4 ratas interactuar con forma concurrente. </li><li> Colocar una gran cantidad (al menos 20) de juguetes más pequeños en la jaula CE. </li><li> Use juguetes de diferentes colores, formas, tamaño, etc. novedad es crítico para esta intervención (véase el debate). </li></ol></li><li> Coloque dos platos de comida en los extremos opuestos de la jaula. </li><li> Coloque dos botellas de agua en los extremos opuestos de la jaula. </li></ol></li><li> A las 9 de la mañana del PD 42, sopesar todos los animales y reubicar a los animales WR a la jaula CE. Cada jaula CE debe incluir 9 - 12 animales. <ol><li> Asegúrese de que los animales no tienen ambos el mismo pawmark y el oído-juego de palabraspatrones ch. </li></ol></li><li> Compruebe todos los alimentos y el agua todos los días. </li><li> Cada dos días, retire los juguetes de la jaula CE y sustituirán a ellos (según la etapa 4.1.2.). </li><li> Cada tres días, limpiar la jaula CE. <ol><li> Quitar los animales de la jaula CE y ponerlos en jaulas de detención temporal de 2 - 3 animales. </li><li> Quitar toda la ropa de cama de la parte inferior de la jaula. </li><li> Devuelven los mismos juguetes a la jaula a menos que este día coincide con la agenda de cambio de juguete (de acuerdo al paso 4.4.). </li><li> Vuelva a colocar todos los alimentos y el agua. </li><li> Reemplazar las ratas en la jaula CE. </li></ol></li></ol> 5. Tejido Collect NOTA: Colección de tejidos (por ejemplo, la perfusión con paraformaldehído) y el almacenamiento (por ejemplo, la congelación, la inclusión en parafina) se puede realizar con una variedad de métodos. A continuación se explicará el proceso de la perfusión con paraformaldehído al 4% en 0,1 M tampón fosfato salino (4% de paraformaldehído en PBS) Solución al 8. Precaución: El paraformaldehído es cancerígeno y también puede causar irritación de la piel, reacción alérgica de la piel o lesiones oculares. Use protección para los ojos / piel adecuado. <ol><li> Exponer a una rata a la vez al isoflurano para anestesiar al animal a la ligera. </li><li> Intraperitonealmente inyectar la rata con 2 ml / kg de mezcla de ketamina / xilazina (1,5 ml de xilazina se mezcla con 10 ml de ketamina). NOTA: La ketamina y xilazina son tanto a concentraciones del stock de 100 mg / ml antes de la combinación de mezcla de inyección. </li><li> Una vez que la rata ya no es sensible, perfundir el animal con solución salina tamponada 0,1 M de fosfato (PBS; pH = 7,2) seguido de paraformaldehído al 4% en PBS (pH = 7,2). </li><li> Retire cerebro y la tienda en paraformaldehído al 4% en PBS a 4 ° C durante 48 h. </li><li> Después de 2 días, la transferencia a la solución de 30% de sacarosa añadida a 4% de paraformaldehído en PBS a 4 ° C. </li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

En el protocolo anterior, hemos demostrado una intervención conveniente para rescatar a los déficits neuroanatómicas después de la exposición neonatal alcohol. Esta intervención se puede utilizar como agente terapéutico en otros modelos animales debido a la solidez de cada uno de los componentes de la intervención. Actividad cardiovascular voluntaria en forma de WR se ha demostrado beneficiar a varios resultados conductuales 38, 39 e inducir alteraciones funcion...

La cría en diferentes entornos de mucho tiempo se sabe que causa cambios en varias mediciones del bienestar neurológico. Muchos estudios analizan los efectos beneficiosos de la cría en un entorno complejo (CE) empezando con la investigación innovadora por Diamond y Rosenzweig (por ejemplo, 1, 2) y Greenough (Por ejemplo, 3, 4). CE se ha demostrado que tiene un innegables efectos positivos sobre los cambios sinápticos y celulares en el cerebro 5, 6, 7. EC puede afectar a una multiplicidad de regiones del cerebro incluyendo el hipocampo 8, 9 y la corteza visual 10, 11, el cuerpo estriado ventral 12, 13, asícomo la función neuroinmune en todo el cerebro (revisado en 14). Particular interés se ha desarrollado a partir de los estudios sobre hipocampo cuando se demostró que la EC puede aumentar la tasa de supervivencia de las células granulares adultos nacidos de la circunvolución dentada a través de la plasticidad dendríticas 9, 13. Este último punto ha recogido mucho interés debido a la creciente cuerpo de literatura que indica que el ejercicio cardiovascular promueve la neurogénesis adulta, tanto en el cerebro sano y dañado 15, 16, 17, 18. Rueda de rodadura (WR) es un fácil de implementar forma de actividad cardiovascular voluntario que se ha demostrado que es beneficioso en modelos de roedores de trastornos neurológicos o envejecimiento 17, 19, 20. WR afecta a la expresión de factores de crecimiento<html> tanto en el sistema nervioso central y periférico 21, 22, 23. Combinando (posteriormente) WR y CE en un &quot;superintervention&quot; (WR-EC) (es decir, 12 días de WR seguido de 30 días en CE) proporciona un aumento robusto en la neurogénesis adulta del hipocampo y aumento de la supervivencia de las células recién proliferado 8, la sentido de que en el modelo animal de TEAF no se logra por componentes individuales (ver a continuación). Dado que los dos componentes de WR-CE afectan a una gran variedad de estructuras dentro del cerebro 13 (WR revisado en 22, CE revisado en 24), la implementación de esta intervención se puede aplicar fácilmente a los modelos de roedores de ambos modelos inicio de la vida y de desarrollo posteriores del neurológica deterioro (por ejemplo, la exposición al alcohol neonatal, el envejecimiento, el estrés primeros años de vida). nt &quot;&gt; Integración de WR-CE en los períodos de los adolescentes y principios de adultos (es decir, los días postnatales 30 - 72) pueden mejorar algunos de los efectos negativos de un modelo de rata de los trastornos del espectro alcohólico fetal (TEAF) 8 Una colección de estudios ha. demostrado que los roedores expuestos al alcohol desde el primer día postnatal (PD) del 4 al 9 de visualización déficits significativos en las medidas neuroanatómicas tales como la complejidad dendrítica 25, el desarrollo del cerebelo 26, 27 y capacidad de respuesta neuroinmune 28, así como manifestaciones de problemas de aprendizaje y de la memoria 29, 30, 31 . Incluso una cantidad reducida de la exposición al alcohol dentro de esta ventana de tiempo (es decir, PD 7 a 9) puede dar lugar a deficiencias en el aprendizaje y la memoria en ratas adolescentes y adultas 32 mientras que algunas estructuras ya no ven signeuroanatomical deterioro significa- 27. Muchos de estos déficits - además de alteraciones del comportamiento en las tareas dependiente del hipocampo - se han atenuado después de la exposición a este paradigma de 8, 33 o WR solo 25, 31 WR-CE. Aunque WR solo ha habido una intervención ampliamente utilizado, la combinación de WR-CE aún no se ha utilizado en la literatura a pesar de su capacidad para mantener los beneficios relativamente a corto plazo de 8 WR. En este artículo se discutirá la implementación de la intervención WR-CE durante la adolescencia. Aunque este paradigma se utiliza en el contexto de la exposición temprana alcohol postnatal, puede ser introducido en varios modelos de roedores para evaluar el potencial cerebral para la neuroplasticidad en los modelos de trastornos cerebrales.

<table><tbody><tr><td>Hembra Ratas Evans Largas Preñadas Envigo</td><td>(Anteriormente: Harlan, Inc.)</td><td></td><td>El tamaño promedio de la camada es de 8 a 10 cachorros</td></tr><tr><td>Black India Ink</td><td>Higgins (Chartpak, Inc.)</td><td>44201</td><td></td></tr><tr><td>Jeringas y agujas de inyección</td><td>Becton, Dickinson and Company (BD)</td><td>Surtido</td><td>Para inyección de tinta para marcar, administración de solución de alcohol lácteo</td></tr><tr><td>Ear Punch</td><td>Kent Scientific Corporation</td><td>INS750076</td><td></td></tr><tr><td>Running Wheels</td><td>Wahmann Labs</td><td></td><td>Wahmann Running Wheel está descatalogado. Uno por jaula.</td></tr><tr><td>Jaula EC</td><td>Jaulas de Martin, Inc.</td><td>R-695</td><td></td></tr><tr><td>Juguetes EC Pequeños</td><td>Surtidos</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Juguetes EC Medianos</td><td>Surtidos</td><td></td><td>Deben poder colocar de 1 a 2 ratas dentro de/encima del objeto</td></tr><tr><td>Juguetes EC Grandes</td><td>Surtidos</td><td></td><td>Deben poder colocar 3 o más ratas dentro/encima del objeto</td></tr></tbody></table>

carrera de la rueda y la complejidad del entorno como una intervención terapéutica en un modelo animal de teaf

Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD

El ejercicio aeróbico (por ejemplo, la rueda de rodadura (WR) se utiliza ampliamente en la investigación con animales) un impacto positivo en muchas medidas de potencial neuroplástico en el cerebro, como las tasas de neurogénesis adulta, la angiogénesis y la expresión de factores neurotróficos en roedores. Esta intervención también se ha demostrado para mitigar los aspectos conductuales y neuroanatómicos de los impactos negativos de los teratógenos (es decir, la exposición del desarrollo al alcohol) y la neurodegeneración relacionada con la edad en los roedores. complejidad ambiental (CE) se ha demostrado que producen numerosos beneficios neuroplásticos en estructuras corticales y subcorticales y se puede acoplar con la rueda de funcionamiento para aumentar la proliferación y supervivencia de células nuevas en el hipocampo adulto. La combinación de estas dos intervenciones proporciona un robusto &quot;superintervention&quot; (WR-EC) que puede ser implementado en una variedad de modelos de roedores de trastornos neurológicos. Vamos a discutir la implementación de WR / CE y su constituyente enintervenciones para su uso como un motor más potente intervención terapéutica en ratas utilizando el modelo animal de la exposición prenatal al alcohol en los seres humanos. También vamos a discutir los cuales son absolutamente necesarios elementos de los procedimientos de las intervenciones y cuáles se pueden alterar dependiendo de la pregunta o las instalaciones del experimentador.

Con el fin de evaluar el efecto de la intervención estupendo, hay que fijarse en los efectos de cada uno de sus elementos constitutivos - WR y CE - en nuestras medidas de interés. Las figuras 1 a 3 (más adelante) apareció en una publicación anterior utilizando este paradigma 8. Figura 4 apareció en una tesis doctoral 36. Estos datos ilustran el impacto de WR-CE sobre la neurogénesis adulta ...

El ejercicio cardiovascular y experiencias estimulantes en un entorno complejo tienen beneficios positivos en múltiples medidas de plasticidad neuronal en el cerebro de roedores. En este artículo se va a discutir la implementación de estas intervenciones como &quot;superintervention&quot;, que combina rueda corriente y la complejidad del medio ambiente y abordará las limitaciones de estas intervenciones.

Carrera de la rueda y la complejidad del entorno como una intervención terapéutica en un modelo animal de TEAF

Aerobic exercise (e.g., wheel running (WR) extensively used in animal research) positively impacts many measures of neuroplastic potential in the brain, ...

El objetivo general de esta intervención conductual es mejorar la estimulación ambiental de los roedores de laboratorio a través de la exposición al ejercicio cardiovascular voluntario y la complejidad ambiental en un entorno de laboratorio controlado. Esta técnica puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la rehabilitación y la neuroplasticidad. Destaca la importancia del ejercicio social y las conductas exploratorias en el desarrollo neurológico en la adolescencia y el mantenimiento de la salud en la edad adulta.La principal ventaja de este procedimiento es que combina el ejercicio y la complejidad del entorno de forma sinérgica, y permite la interpretación de cada uno de los componentes por separado si es necesario. Para comenzar el experimento, coloque a las crías de rata destetadas en una jaula adecuada y asegúrese de que siempre tengan libre acceso a comida y agua. Una semana más tarde, en el día 30 de su desarrollo, mueva a la mitad de las ratas a jaulas de ejercicio con ruedas para correr.Cada rueda de rodadura debe tener un cuentarrevoluciones y ser de libre acceso. El mismo día, pesa todas las ratas. Cada día siguiente, a la misma hora, compruebe el número de revoluciones en las ruedas en funcionamiento.El día 36, vuelve a pesar las ratas. Luego, déjalos en su respectiva condición de vivienda durante 12 días hasta el día 42. Temprano en el día de desarrollo 42, prepare las jaulas ambientalmente complejas.Las jaulas de acero galvanizado de 30 por 18 por 36 pulgadas deben contener varios niveles capaces de soportar el peso de varias ratas. Estas jaulas también deben ser capaces de soportar ropa de cama estándar y múltiples dispensadores de comida y agua. Coloque objetos coloridos y novedosos de tamaños y formas variables en la jaula.Primero, coloque seis juguetes grandes en la jaula que sean lo suficientemente grandes como para que tres o más ratas interactúen con ellos al mismo tiempo. A continuación, coloque seis juguetes de tamaño mediano en la jaula, cada uno de los cuales también debe ser lo suficientemente grande para que tres o más ratas lo usen al mismo tiempo. Luego, coloque al menos 20 juguetes pequeños en la jaula que solo puedan ocupar una rata a la vez.Seleccione juguetes de diferentes colores y formas para realzar la complejidad. La novedad de cada juguete es fundamental para esta forma de intervención. En los extremos opuestos de la jaula, coloque dispensadores de comida y coloque botellas de agua de modo que cada jaula tenga dos de cada una.Una vez que las jaulas estén preparadas, pesa a todos los animales y reubícalos en las jaulas ambientalmente complejas. Agrupe de nueve a 12 animales por jaula, asegurándose de que todos tengan identificadores únicos. Cada dos días, reemplace todos los juguetes.Asegúrese de tener suficientes juguetes para que los animales rara vez se encuentren con el mismo juguete dos veces durante el paradigma. Cuando reemplace los juguetes, también rellene la comida y el agua. Cada tercer día, limpia las jaulas.Aloja temporalmente a las ratas en grupos de dos o tres y reemplaza la ropa de cama, la comida y el agua. Regrese los mismos juguetes a la jaula en estos días, a menos que la limpieza coincida con el horario de reemplazo de juguetes. El funcionamiento de la rueda y las complejas intervenciones ambientales afectaron la neurogénesis adulta en el giro dentado, según lo evaluado por la tinción de BrdU.Se observaron aumentos en la proliferación celular después de la parte de la intervención en los animales estresados y expuestos al alcohol en los primeros años de vida con desarrollo normal. La intervención en un entorno complejo aumentó la supervivencia de las células generadas por adultos en el giro dentado en animales que estuvieron expuestos al estrés o al alcohol en el entorno neonatal. Además, las intervenciones dieron como resultado un aumento en las células que se diferencian en un fenotipo neuronal, como se observa con aumentos en las células granulosas del giro dentado nacidas en adultos a pesar de la exposición neonatal al alcohol o al estrés de intubación.La investigación de la longitud de las dentritas dobles y positivas de las células granulosas del giro dentado mostró que no había diferencia entre las ratas expuestas al alcohol y las ratas de control después de la intervención de funcionamiento de la rueda y la complejidad ambiental. Después de ver este video, debería tener una muy buena comprensión de cómo diseñar adecuadamente la jaula de complejidad ambiental, así como cómo albergar animales en las jaulas de rodadura y jaulas de complejidad ambiental. Al intentar este procedimiento, es importante limpiar a fondo todos sus materiales y controlar a sus animales a diario.Siguiendo este procedimiento, se pueden evaluar las medidas conductuales, neurofisiológicas y neuroanatómicas para determinar las consecuencias de la exposición a las intervenciones de rodaje y complejidad ambiental. Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la neuroplasticidad exploraran los cambios dependientes de la experiencia en modelos de enfermedades neurológicas en roedores.

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Investigación

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Comportamiento

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Inchworming: A Novel Motor estereotipias en el BTBR<em&gt; T<sup&gt; +</sup&gt; Itpr3<sup&gt; Tf</sup</em&gt; / J Modelo de ratón de autismo

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