Osa 3: Unikaalne hiiremudel varajase eluea harjutuste jaoks võimaldab hipokampuse mälu ja sünaptilist plastilisust

lisateabe saamiseks:ali.ma@wecistanche.com

Palun klõpsake siin 2. osa juurde

Materjalid ja meetodid

Loomad. Metsikut tüüpi hiired olid C57Bl6J emade järglased, mis saadi algselt firmast Jackson Laboratories ja aretati edasi meie loomakasvatusasutustes. Hiirtel oli vaba juurdepääs toidule ja veele ning valgust hoiti 12-tunnisel valguse/pimeduse tsüklil. Pärast võõrutamist sünnijärgsel päeval (P) 21 peeti hiired kas tavalistes allapanupuurides või jooksurattaga varustatud puurides. Kõikides treening- ja käitumiskatsetes kasutati nii isaseid kui ka emaseid hiiri. Elektrofüsioloogilistes uuringutes kasutati ainult isaseid hiiri. Kõik käitumistestid viidi läbi valgustsükli ajal. Katsed viidi läbi vastavalt USA riiklike terviseinstituutide juhistele loomade hooldamise ja kasutamise kohta ning need kiitis heaks California ülikooli Irvine'i institutsionaalne loomade hooldamise ja kasutamise komitee.

Klõpsake selleksTistanche efektid mälu parandamiseks

Jooksuratta paradigma. Pärast võõrutamist P21-ga paigutati hiired paaridesse kas tavalistes ilma rattata puurides või olid varustatud kas mobiilse või statsionaarse roostevabast terasest jooksva rattaga (läbimõõt 4,5 cm, 112 grammi, Starr Life Sciences). Jooksvate ratastega peetavatel loomadel oli vaba juurdepääs ettemääratud aja jooksul: kas üks nädal noorukieas (P21–27; juv ELE), üks nädal noorukieas (P35–41; Adol ELE) või kolm järjestikust juurdepääsunädalat (P21– 41; juv-adol ELE). Täiendav hiirte rühm peeti P21–41 (sta) ajal statsionaarse rattaga, et kontrollida keskkonna rikastamist ratta olemasolust puuris. Iga ratas oli varustatud kerge polüuretaanvõrguga, et vältida võõrutavate hiirte väikeste jäsemete libisemist läbi rataste pulkade. Jooksutegevust jälgiti digitaalselt jälgitavate andurite abil, mis olid ühendatud andmepordi ja arvutiga reaalajas andmete kogumiseks (Vital View tarkvara) ratta pöörete magnetilise tuvastamise abil. Iga digitaalselt jälgitav ratas jälgis puuri jooksudistantsi (kaks hiirt hoiti ühes puuris, seega tähistab puuri kohta läbitud vahemaa kahe hiire vahel läbitud kogupikkust). Pöördeid kvantifitseeriti iga päev minutites jooksu kestuse kohta ja teisendati puuri kohta läbitud distantsiks (km).

Objekti asukohtmälu(OLM) protokoll. Objekti asukohtmäluselles uuringus kasutatud protokolli on varasematest protokollidest kohandatud ja muudetud44. 36. sünnijärgsel päeval viidi hiired testimisruumi, kus ruumi heledus oli vähenenud. Hiiri käideldi umbes 2 minutit, kokku 5 päeva enne OLM-i koolitust (kaks korda päevas esimese kahe päeva jooksul, millele järgnes üks kord päevas järgmise 3 päeva jooksul). Harjutusseansid kestsid 5 minutit, kaks korda päevas 3 päeva jooksul (P38-P40) ja toimusid kambrites, mis sisaldasid nelja ainulaadset ruumilist näpunäidet kambri igal seinal (horisontaalsed jooned, must X, vertikaalne riba ja tühi sein). . Harjumine kattus viimase 2 päeva käitlemisega. Treeningfaasis (P41) paigutati hiired samadesse kambritesse kahe identse objektiga ja eksponeeriti kas alaläve (3 min) või läve (10 min) treeningperioodiga; eeltöö põhjal tehtud uuringukava, mis näitab, et 3-minutisest treeningust ei piisa tavaliselt pikaajaliseksmälumoodustamine45. Treeningpuuris olevate hiirte jaoks lukustati jooksurattad kohe pärast OLM-i treeningut, et kõrvaldada treeningu ägedad mõjud.mälukonsolideerimine. Katsepäeval (P42; 24 tundi pärast koolitust) viidi üks objektidest kambri sees uude kohta ja seejärel lasti hiirtel objekte 5 minutit uurida. Iga objektiga veedetud aeg määrati pimeanalüüsi abil käsitsi punktide abil ning nii koolitus- kui ka testimispäevadel saadud väärtused teisendati diskrimineerimisindeksiks (DI), mis põhines objekti uudsel asukohal testimise ajal: [(kulutatud aeg) uudse objekti uurimine – tuttava objekti uurimisele kulunud aeg)/(koguaeg mõlema objekti uurimisele) × 100 protsenti ]. Olulisi erinevusi selles ei olnudmälujõudlus istuvate loomade ja statsionaarse rattaga peetavate loomade vahel, nii et need rühmad ühendati ja esitati kõigis OLM-analüüsides kui "EI-d". Harjumuskatseid analüüsiti seansside vahel läbitud vahemaa osas, kasutades ANY-labürindi käitumisanalüüsi tarkvara (Stoelting Co). Analüüsist jäeti välja hiired, kellel oli treeningfaasis kahe objekti vaheline uurimisaeg ebaühtlane (DI > 20) või hiired, kes ei näidanud harjumisseansside jooksul läbitud vahemaa vähenemist.

Cistanche võib aidata parandada mälu

elektrofüsioloogilised uuringud. Elektrofüsioloogilised katsed viidi läbi nagu eelnevalt kirjeldatud ja nende meetodite allikad on avaldatud mujal66. Elektrofüsioloogilistes katsetes kasutati ainult isaseid hiiri. Lühidalt öeldes ohverdati kõigi ELE rühmade isased hiired vahemikus P42–51 ja viilud koguti rostraalsest hipokampusest. Koronaalsed viilud lõigati (Leica VT1000 S) paksusega 320 um ja asetati liidese salvestuskambrisse eelkuumutatud (31 ± 1 kraadi) kunstliku tserebrospinaalvedelikuga (124 mM NaCl, 3 mM KCl, 1,25 mM KH2PO4, 1,5 mM MgSO4, 2,5 mM CaCl2, 26 mM NaHC03 ja 10 mM d-glükoosi). Viile perfundeeriti pidevalt kiirusega 1,75–2 ml minutis, samal ajal kui viilude pind puutus kokku sooja, niisutatud 95% O2/5% CO2-ga. Salvestamine algas pärast vähemalt 2-tunnist inkubeerimist. Välja ergastavad postsünaptilised potentsiaalid (fEPSP-d) registreeriti CA1b radiatum'ist, kasutades ühte klaaspipetti (2–3 MΩ), mis oli täidetud 2 M NaCl-ga. Stimulatsiooniimpulsid (0, 05 Hz) edastati Schaferi tagatis-kommissuuri projektsioonidesse, kasutades bipolaarset stimuleerivat elektroodi (keeratud nikroomtraat, 65 μm), mis oli paigutatud CA1c-sse. Voolu intensiivsust reguleeriti, et saada 50 protsenti maksimaalsest fEPSP vastusest. Pärast stabiilse baasjoone kindlaksmääramist indutseeriti LTP ühe viie teeta-purske jadaga, milles iga purske (neli impulssi sagedusel 100 Hz) edastati 200 ms kaugusel (st teeta sagedusel). Stimulatsiooni intensiivsus TBS-i ajal ei suurenenud. Andmed koguti ja digiteeriti NAC 2.0 Neurodata Acquisition System (Teta Burst) abil. LTP joonise andmed normaliseeriti algtaseme viimase 10 minutiga ja esitati kui keskmine ± SE. I/O kõverate, paaris-impulsi hõlbustamise ja LTP algtaseme mõõtmisi analüüsiti kahesuunalise ANOVA ja lineaarse regressioonianalüüsi abil (tarkvara Graphpad Prism 8).Cistanche võib aidata parandada mälu.

Statistilised analüüsid. Ühesuunalisi ANOVA-sid kasutati selleks, et analüüsida varase eluea harjutuste ajastuse mõju OLM-i omandamise DI-dele (joonis 2d, g), OLM-i testimise DI-dele (joonis 2e, h) ja OLM-i testimise kogu uurimisaegadele (joonis 2f). , i) iga soo piires. Kui täheldati olulisi ANOVA tulemusi, kasutati Dunnetti post-hoc korduvaid võrdlusi, et teha spetsiifilisi võrdlusi "ilma ELE" (istuv) rühmaga. Kahesuunalist ANOVA-t kasutati ELE perioodi jooksul juurdevõetud hiire kehakaalu analüüsimiseks (joonis 1b, ELE rühma ja soo tegurid). Kahesuunalisi kordusmõõtmisi (RM)-ANOVA-sid kasutati igapäevase jooksudistantsi (joonis 1c–e, sünnijärgse päeva ja soo tegurid), harjumuse seansside (joonis 2b, c) analüüsimiseks ning OLM-i omandamise DI ja testimise DI võrdlemiseks. iga hiire jaoks rühmasiseste võrdluste jaoks. Sidaki post hoc teste kasutati konkreetsete võrdluste tegemiseks, kui täheldati jooksva rühma või OLM-i seansi olulisi koostoimeid või peamisi mõjusid. Lisaks viidi OLM-i testimise DI-de jaoks läbi kolmesuunaline ANOVA, et määrata kolme nominaalse muutuja (OLM-i treeningu kestus, ELE-rühm ja sugu) vahelisi olulisi koostoimeid. Harvadel juhtudel, kui konkreetse päeva 24-tunniseid jooksuandmeid ei salvestatud, arvutati statistiliste analüüside tegemiseks väärtused eelneva kolme päeva keskmise jooksudistantsi põhjal. Paarimata Studenti t-teste kasutati iga ELE rühma kogu jooksudistantsi analüüsimiseks (joonis 1f–h), samuti võrreldi OLM-i testimise DI väärtusi 3-min ja 10-min treenitud istuvate hiirte vahel. Kumulatiivsed jooksudistantsid on väljendatud keskmisena ± SD. Kõigi ANOVA-de peamisi mõjusid ja koostoimeid kirjeldatakse tekstis ja jooniste legendides koos igas katses kasutatud igast soost loomade konkreetse arvuga. Kõik analüüsid olid kahepoolsed ja vajasid olulisuse jaoks väärtust 0,05. Kõigil joonistel olevad vearibad tähistavad SEM-i. Kõigi katsete puhul loeti väärtused ±2 standardhälvet rühma keskmisest kõrvalekalleteks ja need eemaldati analüüsidest. Kogu statistika tehti GraphPad Prism 8 tarkvaraga. Käitumiskatsetes kasutatud hiirte koguarv=152.

Cistanche võib aidata parandada mälu

Saabunud: 16. jaanuar 2020; Vastu võetud: 13. mai 2020;

Avaldatud: xx xx xxxx

Tänuavaldused

Seda uurimistööd toetasid riiklike terviseinstituutide neuroloogiliste häirete ja insuldi instituut auhinnanumbri K12NS098482 all (antud ASI-le) ja UC Irvine'i meditsiinikool, pediaatria osakond. Samuti soovime tänada dr Marcelo Woodi nende teaduslike arutelude ja kriitilise panuse eest projekti.

Autorite kaastööd

ASI, TY, SP, FS ja TV viisid läbi treeningu- ja käitumiskatseid ning analüüsisid andmeid; EK tegi kõik elektrofüsioloogilised katsed, analüüsis andmeid ja toimetas käsikirja; ASI kavandas uuringu, analüüsis andmeid, tõlgendas tulemusi ja kirjutas käsikirja.

konkureerivad huvid

Autorid ei deklareeri konkureerivaid huve.

Lisainformatsioon

Kirjavahetus ja materjalide taotlused tuleks adresseerida ASI-le

Kordustrükkide ja lubade teave on saadaval aadressil www.nature.com/reprints.

Väljaandja märkus Springer Nature jääb avaldatud kaartide ja institutsionaalsete seoste suhtes erapooletuks.