Ten protokół opisuje dwie różne manipulacje środowiskowe oraz równoległy protokół infuzji mózgu do badania wywołanych przez środowisko zmian w mózgu, leżących u podstaw adaptacyjnego zachowania i naprawy mózgu u dorosłych myszy.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje dwie różne manipulacje środowiskowe oraz równoległy protokół infuzji mózgu do badania wywołanych przez środowisko zmian w mózgu, leżących u podstaw adaptacyjnego zachowania i naprawy mózgu u dorosłych myszy.
Długotrwałe zmiany w mózgu lub 'plastyczność mózgu' leżą u podstaw adaptacyjnego zachowania i naprawy mózgu po chorobie lub urazie. Co więcej, interakcje z naszym środowiskiem mogą indukować plastyczność mózgu. Coraz częściej badania starają się określić, które środowiska stymulują plastyczność mózgu, co jest korzystne w leczeniu zaburzeń mózgu i zachowania. Opisano dwie manipulacje środowiskowe, które zwiększają lub zmniejszają liczbę immunododatnich neuronów hydroksylazy tyrozynowej (TH+, enzym ograniczający szybkość syntezy dopaminy (DA)) w śródmózgowiu dorosłej myszy. Pierwsza polega na parowaniu samców i samic myszy w sposób ciągły przez 1 tydzień, co zwiększa neurony TH + w śródmózgowiu o około 12% u samców, ale zmniejsza neurony TH + w śródmózgowiu o około 12% u samic. Drugi obejmuje trzymanie myszy w sposób ciągły przez 2 tygodnie w "wzbogaconym środowisku" (EE) zawierającym koła do biegania, zabawki, liny, materiał do gniazdowania itp., co zwiększa neurony TH + w śródmózgowiu o około 14% u samców. Ponadto opisano protokół jednoczesnego podawania leków bezpośrednio do śródmózgowia podczas tych manipulacji środowiskowych, aby pomóc zidentyfikować mechanizmy leżące u podstaw plastyczności mózgu wywołanej przez środowisko. Na przykład, indukcja EE większej liczby neuronów TH + w śródmózgowiu jest zniesiona przez jednoczesną blokadę wejścia synaptycznego do neuronów śródmózgowia. Łącznie dane te wskazują, że informacje o środowisku są przekazywane za pośrednictwem sygnałów synaptycznych do neuronów śródmózgowia w celu włączenia lub wyłączenia ekspresji genów "DA". Tak więc odpowiednia stymulacja środowiskowa lub ukierunkowanie leków na mechanizmy leżące u podstaw może być pomocne w leczeniu zaburzeń mózgu i zachowania związanych z brakiem równowagi w DA śródmózgowia (np. choroba Parkinsona, zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi, schizofrenia i uzależnienie od narkotyków).
DArgiczny sygnał przez neurony w brzusznym obszarze nakrywki (VTA) i istocie czarnej pars compacta (SNc) śródmózgowia jest uważany za ważny dla motywowanych nagrodą zachowań poznawczych, emocjonalnych i motorycznych. Jednak zbyt duża lub zbyt mała sygnalizacja DA śródmózgowia powoduje wiele objawów powodujących niepełnosprawność w różnych zaburzeniach neurologicznych (np. Choroba Parkinsona, zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi, schizofrenia i uzależnienie od narkotyków). Leki, które zwiększają lub zmniejszają sygnalizację DA, łagodzą te objawy, jednak wywołują również skutki uboczne związane z rozregulowaną sygnalizacją i efektami niedocelowymi. Skuteczność leku również spada z czasem z powodu kompensacyjnych reakcji mózgu. Wyzwaniem jest zatem przywrócenie normalnej sygnalizacji DA śródmózgowia w bardziej ukierunkowany i fizjologiczny sposób, a preferowanym podejściem jest zwiększenie lub zmniejszenie liczby neuronów DA w śródmózgowiu.
Przez kilka dziesięcioleci gromadzono dowody na to, że ekspresja genów i białek biorących udział w metabolizowaniu i transporcie DA i innych katecholamin w dojrzałych dorosłych komórkach jest modyfikowalna (omówione w1). W śródmózgowiu liczba neuronów immunododatnich hydroksylazy tyrozynowej (TH+, enzym ograniczający szybkość syntezy DA) zmniejsza się, a następnie wzrasta po podaniu neurotoksyny2,3, podczas gdy liczba neuronów immunoujemnych TH (TH-) wykazuje odwrotny wzorzec (tj. wzrasta, a następnie maleje3). Jest to zgodne z utratą, a następnie zyskiem "fenotypu DA" przez niektóre komórki. Wykazano również, że liczba neuronów TH+ i TH-SNc zmienia się w równych, ale przeciwnych kierunkach po różnych zabiegach, które zmieniają aktywność elektryczną tych komórek4,5. Na przykład infuzja apasziny, antagonisty kanału potasowego (SK) o małym przewodnictwie, aktywowanego wapniem, do śródmózgowia przez 2 tygodnie zmniejsza liczbę TH+ i zwiększa (o tę samą ilość) liczbę neuronów TH-SNc4,5. Natomiast infuzja agonisty kanału SK 1-EBIO zwiększa liczbę TH+ i zmniejsza (o tę samą ilość) liczbę neuronów TH-SNc4,5. Podobne zmiany zaobserwowano po różnych terapiach ukierunkowanych na aktywność neuronalną SNc, w tym niektórych, które były ukierunkowane na doprowadzające4. Ta pozorna regulacja liczby neuronów SNc DArgic przez aktywność neuronalną i dane wejściowe aferentne zwiększa prawdopodobieństwo, że środowisko lub zachowanie może wpływać na liczbę neuronów SNc. Rzeczywiście, dorosłe myszy wystawione na działanie różnych środowisk mają mniej więcej neurony TH + w śródmózgowiu (SNc i VTA), a przynajmniej niektóre z tych zmian wywołanych przez środowisko są znoszone przez jednoczesną blokadę wejścia synaptycznego wśródmózgowiu 6. Cele niniejszego komunikatu są następujące: (1) dostarczenie dalszych szczegółów na temat tego, w jaki sposób wdrażać nasze manipulacje środowiskowe i wlewy leków; oraz (2) dostarczyć dalszych danych potwierdzających nasze twierdzenie, że środowisko reguluje liczbę neuronów DA w śródmózgowiu poprzez aferentne dane wejściowe.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Wszystkie procedury eksperymentalne na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Komitet Etyki Zwierząt Instytutu Neuronauki i Zdrowia Psychicznego Florey i są zgodne z opublikowanym przez Australijską Narodową Radę Zdrowia i Badań Medycznych kodeksem postępowania w zakresie opieki i wykorzystywania zwierząt do celów naukowych (7edycja, 2004).
1. Manipulacje środowiskowe
2. Implanty kaniuli pompy osmotycznej i infuzji mózgu do infuzji leków
3. Przygotowanie tkanki mózgowej, przetwarzanie immunohistochemiczne i stereologia
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
U dorosłych myszy poddanych tym manipulacjom środowiskowym stwierdzono zmianę liczby neuronów TH+ w śródmózgowiu (SNc i VTA), lecz nie w LC, a EE wraz z jednoczesną infuzją do śródmózgowia piktotoksyny lub bikukulin (antagonistów receptora GABAA) znosi indukcję większej liczby neuronów TH+ w SNc przez EE. Dane te zostały opublikowane wcześniej6. Niniejsze dane zostały zestawione z powtórzonych eksperymentów przeprowadzonych w ramach wspomnianego badania, lecz nie były publikowane w innych miejscach....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Manipulacje środowiskowe
Motywacją stojącą za zaprojektowaniem tych manipulacji środowiskowych (parowanie płci i wzbogacanie środowiska) było ustalenie, czy środowisko i/lub zachowanie wywołane przez środowisko jest związane ze zmianami w liczbie neuronów DA w śródmózgowiu. W związku z tym skupiono się na zapewnieniu środowiska i stymulowaniu zachowań, które prawdopodobnie angażują sygnalizację DA w śródmózgowiu. Obejmowały one łączenie się w pary z płcią przeciwną i wzbogacanie środo...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
To badanie było wspierane przez National Health and Medical Research Council of Australia (NHMRC) grant grantowy 1022839. AJH jest członkiem Australijskiej Rady ds. Badań Naukowych (ARC) FT3 Future Fellow (FT100100835). Florey Institute of Neuroscience and Mental Health dziękuje za wsparcie z Grantu Wsparcia Infrastruktury Operacyjnej rządu Wiktorii.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Isofluorane | Baxter Healthcare Pty Ltd, Baxter Drive, NSW 2146, Australia | AHN3640 | |
| Pompa osmotyczna ALZET 1002 | DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 | 0004317 | |
| ALZET Zestaw do infuzji mózgu 1 | DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 | 0004760 | |
| Uchwyt na kaniulę ALZET 1 | DURECT Corporation, PO Box 530 Cupertino, CA 95015-0530 0008860 | ||
| Vertex Monomer Samoutwardzalny (dentystyczny rozpuszczalnik akrylowy) | Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, Holandia | n/a | |
| Vertex Self Curing (dentystyczny proszek akrylowy) | Vertex Dental, Postbus 10, 3700 AA ZEIST, Holandia | n/a | |
| METACAM (Meloxicam) | Troy Laboratories, 98 long Street, Smithfield NSW 2164 Australia | L10100 | |
| Pentobarbiton sodu | Lethabarb, Virbac, Milperra, Nowa Południowa Walia, Australia | 571177 | |
| Normalna surowica kozia | chemicon-temecula, CA | S26-litrowy | |
| Triton X-100 | Siedziba główna Merck Millipore , 290 Concord road, Billerica, MA 01821 | 1.08603.1000 | |
| Poliklonalna hydroksylaza antytyrozynowa królika Siedziba | główna Merck Millipore , 290 Concord road, Billerica, MA 01821 | AB152 | |
| Poliklonalna biotynylowana koza anty-królik | Dako Australia Pty. Ltd., Suite 4, Level 4, 56 Berry street, North Sydney, NSW, Australia 2060 | EO432 | |
| Peroksydaza awidyny | Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU | A3151-1mg | |
| Diamino-benzydyna | Sigma-aldrich, Castle Hill, NSW 1765 AU | D-5637 | |
| Stereo Investigator | MicroBrightField Bioscience, 185 Allen Brook Lane, Suite 101, Williston, VT 05495 | n/a |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.