Ефект на процедура с воден лабиринт върху окислително-възстановителните механизми в мозъчните части на възрастни плъхове

Резюме

Въведение

Такива експерименти са важни и защото процедурите за обучение на животни могат да се използват за разработване на усъвършенствани виртуални медийни технологии за лечение на свързани с възрастта когнитивни упадъци при хора (Foster et al., 2012). Тези технологии обаче вероятно трябва да вземат предвид така наречените ефекти на пренасяне, които се появяват, когато предварителното обучение влияе върху резултатите от по-нататъшното обучение. Guidi M. и съавтори разгледаха ролята на ефектите на пренасяне при определяне на свързаното с възрастта увреждане на епизодичната и референтната памет в две версии на задачата с воден лабиринт. Проучването им демонстрира, че предварителното обучение по дискриминация по Cue и първоначалното обучение по пространствена дискриминация са оказали ефект върху влошаването на епизодичната и референтната памет. Трябва да се отбележи, че тестовете за епизодична пространствена памет са по-надеждни от референтната памет за откриване на когнитивния спад (Guidi et al., 2014). По този начин процедурата за тестване може да бъде придружена от промени във функционирането на мозъка и може да окаже влияние върху когнитивната сфера.

Появата на ефекти на пренасяне изглежда полезна за обучение на пациенти с възрастов дефицит. През последните години са разработени нови технологии, базирани на Serious Games за оценка на пациенти с болест на Алцхаймер и свързани с нея разстройства (ADRD). Установено е, че използването на Serious Games може да помогне не само при оценка на функционални нарушения, но и при лечение на ADRD (Robert et al., 2014). По-специално, когнитивните игри могат да подобрят вниманието и паметта. След такива игри пациентите с леко когнитивно увреждане показват подобрение на резултатите от паметта, заедно с активирането на хипокампуса (Rosen et al., 2011). Физическите игри (Wii Sports) при пациенти с Алцхаймер не само подобряват резултатите, но и нормализират баланса и походката на пациента (Legouverneur et al., 2011). Следователно технологиите за обучение могат да се използват като терапевтични методи. С това е необходимо да се изяснят функционалните промени, които се случват в мозъка по време на тренировъчния процес.

Много функционални промени в мозъчните дейности са свързани с прогресивния оксидативен стрес, който провокира невродегенеративни заболявания (Sandhu и Kaur, 2002). Най-общо оксидативният стрес се интерпретира като дисбаланс в прооксидант/антиоксидантната хомеостаза, който се измества към прооксиданти (преглед от Dalle-Donne et al., 2003). Прооксидантите и антиоксидантите представляват различни молекулярни механизми. Нивото и състоянието на оксидативния стрес зависят от активността на про- и антиоксидантите и тяхното взаимодействие. Основата на свързаната с възрастта невронална дисфункция може да бъде разкрита чрез интегрирано определяне на прооксидантния и антиоксидантния капацитет на определена проба от мозъчна тъкан. Това ще очертае посоката на по-нататъшно изследване на специфични молекулярни цели на оксидативния стрес, което би могло да помогне за разработването на терапия срещу когнитивно увреждане на остарелия мозък.

Нашата работа имаше за цел да разкрие ефекта от процедурата с воден лабиринт върху нивото на оксидативен стрес в различни мозъчни части на възрастни плъхове. Нивото на оксидативен стрес се оценява от съотношението на про- и антиоксидантния капацитет в хомогенатите на мозъчната тъкан, използвайки метода на хемилуминесценция. Млади възрастни (3-месечни) и възрастни (11-месечни) мъжки плъхове бяха обучени във водния лабиринт. Като референтни групи са използвани непокътнати животни на съответната възраст.

Материали и методи

Животни и експериментален дизайн

Всички процедури с животни бяха в съответствие с Директивата на Съвета на Европейските общности от 24 ноември 1986 г. (86/609/ЕИО) и одобрени от Комитета по етика на изследванията на животните към Института по биология и биофизика, Томски държавен университет.

Мъжки плъхове Wistar, на възраст 2 и 10 месеца, са закупени от детска стая в Института по фармакология, Сибирско отделение на Руската академия на медицинските науки. Плъховете са държани в изолирано и проветриво помещение във вивариума в Института по биология и биофизика, Томски държавен университет. В помещението се поддържа температура от 20 ± 2,0 ° C и влажност на въздуха от 60% с 12-часов светлинен: 12-часов тъмен дневен цикъл. На всички животни беше даден ad labium достъп до храна и вода (стандартна диета при плъхове). Плъховете са наблюдавани през 4-седмичен период.

След карантинен период плъхове от всяка възраст бяха разделени на случаен принцип в 2 групи: 3-месечни и 11-месечни плъхове, по 10 животни във всяка група, като по този начин образуваха 4 групи, с 2 групи от всяка възраст. Животните от първата и втората група бяха обучени в MWM („обучени 3-месечни плъхове“ и „обучени 11-месечни плъхове“, съответно). Животните от третата и четвъртата група („нетренирани 3-месечни плъхове“ и „нетренирани 11-месечни плъхове“, съответно) бяха използвани като еталон. Данните, получени за обучени плъхове, се сравняват със съответните данни за нетренирани животни на същата възраст.

Процедура с воден лабиринт (MWM)

Всички опитни животни бяха оставени да плуват в басейн в продължение на 60 s. Обучението беше проведено по стандартна процедура, използвайки басейн с диаметър 1,5 м и височина 0,6 м със скрита платформа с диаметър 10 см и три различни геометрични фигури на стените на басейна като ориентири. Подреждането на такива забележителности и началната точка винаги бяха постоянни. Всяко изпитателно обучение отнемаше 60 s. Ако опитът се провали и плъхът не намери скритата платформа през 60 s, животното се поставя на платформата за 10-15 секунди. Всеки плъх получава четири тренировъчни изпитания на ден в продължение на 4 последователни дни (дни 1, 2, 3 и 7). Оценяват се времето на успешното изпитване за всяко животно и процентът на успешните опити във всяка група. Обучените и не дресирани животни били жертвани в същия ден.

Преди евтаназията се претеглят плъховете, измерва се температурата на телесното ядро ​​и се изчислява мускулната издръжливост (времето на окачване върху метална решетка с размер на окото 1,5 × 1,5 mm, средно три опита). Преди евтаназия плъховете получават лека инхалационна анестезия. Кръв се събира от бедрената вена, за да се приготви кръвна плазма.

Хомогенати на тъкани

Веднага след евтаназията, мозъкът е събран, за да изолира обонятелната луковица, малкия мозък, моста + продълговатия мозък, кората на предния лоб, мезенцефалона и таламенцефалона. Пробите (до 150 mg тегло) от изолираните мозъчни части се претеглят, поставят се в 1 мол студен нормален физиологичен разтвор и се съхраняват при температура от -20 ° C преди анализа (Vincek et al., 2003). Пробите от кръвна плазма също се съхраняват при температура от -20 ° C. В деня на пробата тъканните проби се размразяват, довеждат се до концентрация 50 mg тъкан/1 ml с нормален физиологичен разтвор и се хомогенизират. Хомогенатите се центрофугират в продължение на 25 минути при 8000 g. Получените супернатанти са използвани за определяне на антиоксиданти и оксиданти във всяка изследвана тъкан. Анализът се извършва по двойни методи със същите проби от млади възрастни и възрастни плъхове.

Анализ на хемилуминесценция на оксиданти и антиоксиданти

Изследването е проведено върху двукомбонен хемилуминометър с висока разделителна способност Lumat LB 9507 (Berthold Technologies) със спектрална чувствителност в диапазона на дължината на вълната 390–620 nm. Интензивността на хемилуминесценцията (CL) се записва в относителни светлинни единици (RLU). RLU = [(измереният брой импулси)/10] × стабилизационен фактор на фотоумножителя катодна чувствителност. Интензитетът на луминол-зависимата CL се измерва в продължение на 5 минути.

Антиоксиданти

Антиоксидантният капацитет на тъканните проби се определя по модифицирания метод (Muller et al., 2012), където източник на радикали - конюгатът на хрянова пероксидаза с кози антимиши имуноглобулин - е заменен от радикалите, произведени от реакцията на Фентон при алкално рН. В системата, произвеждаща радикали, 1 ml H2O съдържа 30 μL от 0,01 M разтвор на луминол във фосфатен буфер с pH 8,5, 20 μL от 0,05 M разтвор на FeSO4 и 10 μL от 0,1 M H2O2. Във всяка от двете колби Lumat LB 9507 се въвежда 1 ml от системата за произвеждане на радикали, първата колба след това се допълва с 10 μL H2O, а втората колба с 10 μL супернатант на тестваната проба. Интензитетът на CL се измерва в първата и втората колба в продължение на 5 минути. Разликата между интензитетите на CL на системата за произвеждане на радикали (1-ва колба) и системата за произвеждане на радикали, допълнена с супернатант на тестваната проба (2-ра колба) беше използвана за начертаване на крива на интензитет на CL, характеризираща антиоксидантния капацитет (AC). Леката сума (Sm) на CL AC беше намерена като площ под кривата с помощта на програмата Microsoft Excel. Размерите на Sm CL AC бяха представени като единици/g тъкан, където единиците = RLU · 10 9 .

Оксиданти

Оксидантите (реактивни кислородни видове, ROS) се определят от активираната хемилуминесценция на луминол при същите условия на CL. 1 ml H2O от системата за измерване на ROS съдържа 30 μL 0,01 М разтвор на луминол във фосфатен буфер, рН 8,5. mL от системата се поставят в колба Lumat LB 9507 и се допълват с 10 μL супернатант на тестваната проба; CL интензитетът се измерва за 5 минути. След начертаване на кривата на интензивността на CL за характеризиране на ROS, Sm CL ROS беше намерена като площ под кривата с помощта на програмата Microsoft Excel. Размерите на Sm CL ROS бяха представени като единици/g тъкан, където единиците = RLU · 10 9 .

Статистически анализ

маса 1

Телесно тегло, температура на телесното ядро ​​и мускулна издръжливост на тренирани и нетренирани 3-месечни и 11-месечни плъхове.

30% от успешните опити (срещу 90% при 3-месечни плъхове). На 7-ия ден обаче десетките възрастни плъхове се доближават до тези на млади възрастни плъхове (съответно 90 и 98%, разликата е незначителна). Опитната стратегия, използвана от 11-месечни плъхове, се различава от стратегията на млади възрастни животни. При успешен опит възрастни плъхове след потапянето се разтегнаха във водата, огледаха стените на басейна, намериха забележителностите и заплуваха през центъра на басейна директно до скритата платформа. И така, средното време за успешни опити при 11-месечни плъхове беше 25,9 ± 8,2 през първия ден и на 7-ми ден не показа значителна разлика от първия ден, равна на 14,8 ± 2,5 s (Фигура (Фигура 1А) . 1А). Напротив, млади възрастни плъхове бързо плуваха по стените, за да намерят скритата платформа. Средното им време на успешни опити през първия ден беше 34,4 ± 4,2 s, значително намаляващо през следващите дни: 2 ден, 1 ± 3,5 s; ден 3, 10,6 ± 1,3 s и ден 7, 10,7 ± 1,3 s (Фигура (Фигура 1A 1A).

Ефект от тренировката на Morris за воден лабиринт върху антиоксиданти и оксиданти в мозъчните части и кръвната плазма на 3-месечни плъхове

При 3-месечни млади възрастни плъхове тренировката с воден лабиринт на Morris не оказа ефект върху Sm CL AC но значително намаля Sm CL ROS във всички тествани мозъчни части в сравнение с нетренирани млади възрастни плъхове (Фигура (Фигура2 2).

• Вредни ефекти на диета с високо съдържание на мазнини върху мозъка и познанието Преглед на предложените механизми
• Упражнение и фитнес ефект върху затлъстяването - StatPearls - NCBI Bookshelf
• Храни, които са от полза за различни части на тялото - The Washington Post
• Регулиране на централната нервна система на хранителни прозрения от изображения на човешки мозък
• Процедура за обгаряне на маточната шийка Намиране на гинеколози