PLoS Moja. 2013 Nov 25; 8 (11): e81245. Doi: 10.1371 / journal.pone.0081245.
Nishijima T, Kawakami M, Kita mimi.
chanzo
Maabara ya Sayansi ya Tabia ya Uzamili, Shule ya Wahitimu wa Sayansi ya Afya ya Binadamu, Chuo Kikuu cha jiji la Tokyo, Tokyo, Japan.
abstract
Mazoezi ya mwili inaboresha huduma nyingi za hippocampal. Sambamba na wazo kwamba shughuli za neuronal ni muhimu kukuza kazi za neuronal, fasihi ya zamani imeonyesha mfululizo kuwa papo hapo papo hapo ya mazoezi huchochea uanzishaji wa neuronal katika hippocampus. Kusisimua kurudiwa kunarudiwa kusababisha mkusanyiko wa sababu ya osFosB, ambayo inaleta upatanishi wa muda mrefu wa neural.
Katika utafiti huu, tulijaribu nadharia ambayo gurudumu la muda mrefu la hiari linaloendesha kujieleza kwa BFosB kwenye hippocampus, na tukachunguza athari zozote za mkoa maalum ndani ya uwanja wa hippocampal kando ya mhimili wa dorso-ventral. Panya wa kiume wa C57BL / 6 waliwekwa au bila gurudumu la kukimbia kwa wiki za 4. Gurudumu la muda mrefu linaloongezeka kwa kiasi kikubwa kuongezeka kwa kinga ya FosB / ΔFosB katika mikoa yote ya hippocampal iliyopimwa (ie, katika uwanja mdogo wa DG, CA1, na CA3 ya dorsal na ventral hippocampus). Matokeo yalithibitisha kwamba gurudumu inayoendesha kujieleza maalum kwa mkoa wa FosB / ΔFosB kwenye gamba, ikionyesha kwamba kuongezeka kwa sare katika FosB / ΔFosB ndani ya hippocampus sio matokeo maalum ya kukimbia. Takwimu za Magharibi zilionyesha kuwa kinga ya hippocampal FosB / ΔFosB ilikuwa hasa kwa sababu ya ΔFosB iliyoongezeka. Matokeo haya yanaonyesha kuwa mazoezi ya muda mrefu ya mwili ni kichocheo chenye nguvu cha uingiliaji wa ΔFosB wakati wote wa hippocampus, ambayo inaweza kuelezea kwa nini mazoezi yanaweza kuboresha kazi za kutegemewa kwa dorsal na hralocampus. Kwa kupendeza, tuligundua kuwa kujieleza kwa FosB / ΔFosB katika DG iliunganishwa vyema na idadi ya neurcortin-immunoreactive (ie, immature).
Ingawa mifumo ambayo ΔFosB inasimamia neurogeneis iliyo na mazoezi bado haijulikani, data hizi zinamaanisha kwamba neurogenesis inayosababisha mazoezi inategemea shughuli. Ikizingatiwa pamoja, matokeo yetu ya sasa yanaonyesha kwamba ΔFosB ni lengo mpya la Masi linaloshiriki katika kudhibiti uboreshaji wa mwili wa hippocampal.
kuanzishwa
Zoezi linaonyesha faida tofauti juu ya masi, muundo na utendaji wa hippocampus katika panya [1,2], ambazo kadhaa ziliungwa mkono na masomo ya wanadamu [3,4]. Walakini, mifumo ambayo inasababisha mabadiliko yaliyosababishwa na mazoezi katika ujumuishaji wa hippocampal haueleweki kabisa. Fasihi ya zamani imeonyesha mfululizo kuwa mazoezi yanaamsha uanzishaji wa neva wa hippocampal katika panya. Masomo ya Immunohistochemical kutumia c-Fos, alama ya uanzishaji wa muda mfupi wa neuronal, yameonyesha kwamba kukimbia kwa kulazimishwa na kwa hiari kuliongezea kujielezea kwa c-Fos katika gyrus ya meno ya meno (DG), CA1, na CA3 ya suberns ya pent hippocampus [5-7]. Kwa kuongezea, utafiti wa zamani kwa kutumia flowerry ya laser-Doppler flowmetry (LDF) umeonyesha kuwa kasi ndogo ya kupanda damu iliongezeka (rCBF), alama mbadala ya uanzishaji wa neuronal, katika uwanja mdogo wa CA1 katika panya [8]. Uchunguzi wa Immunohistochemical unawezesha uchambuzi wa kina maalum wa mkoa baada ya mazoezi kumalizika, wakati LDF inawezesha ufuatiliaji wa wakati halisi wa rCBF katika eneo lililotengwa wakati wa mazoezi. Licha ya faida na mapungufu ya kila somo, masomo haya vivyo hivyo yalionyesha athari za mazoezi ya papo hapo ya mazoezi kwenye shughuli za neva za hippocampal. Matokeo haya yanaonyesha utaratibu ambao mazoezi ya kawaida ya muda mrefu huhimiza uboreshaji wa hippocampal kwa kuchochea uanzishaji wa neuronal mara kwa mara [9].
Jambo la uandishi ΔFosB, kipunguzi kidogo cha sposisi kamili ya FosB, huchochewa na aina mbali mbali za kurudiwa mara kwa mara katika maeneo maalum ya ubongo, ambapo pole pole hujilimbikiza kwa sababu ya utulivu wake wa kipekee (nusu ya maisha ya wiki) [10-12]. Umati unaokua wa ushahidi unaonesha kwamba viwango vya kuongezeka kwa ΔFosB vinatumia upendeleo wa kudumu wa asili wa kitamaduni na tabia unaohusishwa na uchochezi fulani [11,13]. Kwa mfano, usimamizi sugu wa dawa za unyanyasaji kama vile cocaine na morphine kawaida huongeza expressionFosB kujieleza kwenye mkusanyiko wa nukta, unaowakilisha mojawapo ya mifumo ya Masi inayozingatia usikivu zaidi kwa dawa hizi. [11,14,15]. Shaswa kwa zawadi zingine za malipo, pamoja na lishe yenye mafuta mengi na uzoefu wa kijinsia [16,17], lgurudumu la hiari la kujitolea linaloongezeka pia limeongeza kinga ya FosB / ΔFosB kwenye mkusanyiko wa panya za panya, ikionyesha kwamba kukimbia kwa hiari ni thawabu ya asili kwa panya [18,19]. Walakini, kwa uwezo wetu wote wa maarifa, hakuna fasihi yoyote iliyochunguza ikiwa utaftaji mara kwa mara wa mazoezi ya mwili huchochea kujieleza kwa ΔFosB kwenye hippocampus. Kwa sababu mazoezi husababisha uanzishaji wa neuronal kwenye hippocampus, tuligundua kwamba gurudumu la muda mrefu la hiari inayoendesha pia lingetoa usemi wa ΔFosB kwenye hippocampus. Wakati mifumo halisi ambayo ΔFosB inasimamia uboreshaji wa hippocampal bado haijulikani, tafiti zimeonyesha kuwa panya kukosa fosB jeni onyesha hippocampal neurogeneis na tabia inayoongezeka ya unyogovu [20,21]. Miminied, mazoezi yanajulikana kuongeza neurogeneis na kuwa na mali ya kukandamiza [22-25]. Mimif maoni yetu ni sawa, ΔFosB itakuwa lengo mpya la upatanishi wa upatanishi wa mazoezi-iliyochochewa ya hippocampal.
Hippocampus ina hadhi ya macho na ya kazi pamoja na mhimili wake wa muda mrefu (dorso-ventral) [26]. Hippocampus ya dorsal inachukua jukumu muhimu katika kujifunza anga na kumbukumbu [27,28], wakati hippocampus ya ventral inahusika katika upendeleo katika kudhibiti tabia ya kihemko [29,30]. Kwa kuongezea, tafiti zimeonyesha kuwa kichocheo cha kisaikolojia huchochea muundo tofauti wa kujielezea kwa c-Fos katika sehemu za ndani na za ndani za hippocampus [31-33]. Kwa sababu mazoezi inaboresha dorsal [34-37] na kazi za utegemezi wa hippocampus [24,25,38], ni muhimu kuchunguza ikiwa mbio za hiari za muda mrefu husababisha kujielezea maalum kwa ΔFosB kwenye hippocampus.
Maneno ya msingi ya utafiti huu ni kwamba gurudumu la muda mrefu la hiari inayoendesha ingechochea usemi wa ΔFosB kwenye hippocampus ya panya. Hypothesis hii ilichunguzwa na immunohistochemistry ya FosB / ocFosB katika uwanja mdogo wa dorsal na ventral hippocampal, DG, CA1, na CA3, kwa msisitizo wa ziada juu ya uainishaji maalum wa mkoa. Matokeo yalithibitishwa na kuzima kwa magharibi, ambayo ilitumiwa kutambua isoform ya fosB bidhaa za jeni zilizowekwa kwenye hippocampus. Tulichunguza pia kizuizi cha uingizwaji maalum wa FosB mkoa wa osFosB ili kudhibiti uwezekano wa kufanya mazoezi ya muda mrefu bila kuongezeka kwa shughuli za FosB / osFosB kwenye ubongo. Mwishowe, uhusiano wa uhusiano kati ya FosB / ΔFosB kujieleza na neurogeneis ulichunguzwa kama hatua ya kwanza ya kutafuta athari za utendaji wa uingilizi wa mazoezi ya ΔFosB katika kudhibiti uwepo wa hippocampal.
Vifaa na mbinu
1: Wanyama na taarifa ya maadili
Panya wa kiume ishirini wa C57BL / 6 (wiki za 8) walinunuliwa kutoka kwa wafugaji wa kibiashara (SLC, Shizuoka, Japan). Panya kumi zilitumika kwa Jaribio la 1, na zingine kumi kwa Jaribio la 2. Panya ziliwekwa chini ya hali ya kudhibiti joto (22-24 ° C) na nyepesi (12 / 12-h mwanga / giza mzunguko, taa kwenye 0500), na zilipewa chakula na maji ad libitum. Taratibu zote za majaribio ziliidhinishwa na Kamati ya Maadili ya Wanyama ya Jaribio la Chuo Kikuu cha Metropolitan cha Tokyo.
Katika kila jaribio, wakati wa kuwasili, panya walipewa nasibu kwa kikundi cha kudhibiti (Udhibiti, n = 5) au kikundi cha kukimbia (Runner, n = 5). Wakati wa wiki ya kwanza, panya wote waliwekwa katika vifungi vya kawaida vya plastiki katika vikundi (panya za 5 / ngome) kwa ujumuishaji wa awali. Halafu, panya za Runner zilihamishiwa kwenye ngome iliyo na gurudumu la kukimbia (ENV-046, Med Associate Inc., Georgia, VT, USA). Kwa sababu kujitenga kwa jamii kunajulikana kukandamiza neurogeneis inayosababisha mazoezi kwenye hippocampus [39], Panya za Runner ziliwekwa kama kikundi (panya / paka ya 5) kwa wiki za ziada za 4. Idadi ya mzunguko wa magurudumu ilirekodiwa kila asubuhi na uzito wa mwili (g) ulipimwa kila wiki.
2: Majaribio 1. Mtihani wa Immunohistochemical wa FosB / ΔFosB kujieleza na hippocampal neurogeneis
2.1: Uboreshaji na usindikaji wa tishu
Asubuhi (0900-1100) baada ya siku ya mwisho ya kipindi, panya walishikwa kabisa na sodiamu ya pentobarbital na kupakwa mafuta kwa chumvi baridi. Ubongo uliondolewa haraka na kusanikishwa katika 4% paraformaldehyde katika 0.1 M phosphate Buffered saline (PBS, pH 7.4) mara moja. Ubongo wakati huo ulikuwa umeratibiwa katika suti ya 30% katika PBS na waliohifadhiwa hadi usindikaji zaidi. Sehemu za ubongo wa Coronal (40 μm) ya hemisphere zilipatikana kwa kutumia microtome ya kufungia na kukusanywa katika PBS na 0.01% sodium azide.
2.2: Immunohistochemistry
Mfululizo wa moja-kwa-sita wa sehemu ulichaguliwa kwa nasibu kwa utunzaji wa FosB / BFosB. Mfululizo wa karibu ulitumiwa kwa kuandikia Doublecortin (DCX), alama ya neurons isiyo na kipimo iliyothibitishwa kwa kutathmini neurogeneis [40,41]. Baada ya kumaliza shughuli za peroxidase ya endoidini na 1% H2O2 katika PBS, sehemu za kuelea huru zilibadilishwa na suluhisho la kuzuia iliyo na 10% serum ya kawaida ya farasi katika PBS ya 2 h. Kufuatia rinses katika PBS, sehemu zilifanywa na sungura polyclonal pan-FosB antibody (1: 1000, sc-48, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) dilated katika PBS na 0.5% Triton X-100 na 0.5% BSA (PBST -BSA) ya 24 h saa 4 ° C. Mfululizo mwingine wa sehemu zilifanywa na antijeni ya polyconal anti-DCX antibody (1: 500, sc-8066, Santa Cruz) huko PBST-BSA kwa 48 h kwa 4 ° C. Sehemu hizo ziliongezewa zaidi na anti-bioginylated antibody sekondari (anti-sungura IgG, 1: 1000, AP182B; anti-mbuzi IgG, 1: 1000, AP180B, antibodies zote kutoka EMD Millipore, Billerica, MA, USA) katika PBST-BSA kwa 2 h kwa joto la kawaida. Sehemu hizo zilitibiwa wakati huo huo na tata ya avidin-biotin-peroxidase (Vectastain ABC peroxidase kit, Vector Laboratories Inc, Burlingame, CA, USA) kwa maagizo ya mtengenezaji wa 90 kwa dakika. Antijeni hatimaye zilionekana na 0.02% 3,3-diaminobenzidine (DAB) katika 0.1 M Tris-HCl (pH 7.6) iliyo na 0.01% H2O2. Kwa kughushi kwa FosB / ΔFosB, athari ilizidishwa na nickel amonia sulfate. Kwa Madoa ya DCX, kiini cha seli kilichukuliwa na Nissl Madoa. Sehemu ziliwekwa kwenye slaidi zilizo na glasi na vifuniko viliwekwa.
2.3: Thamani ya kinga ya FosB / ΔFosB kwa kutumia vizingiti vya picha
Anti-panos FosB iliyotumiwa katika utafiti huu ililelewa dhidi ya mkoa wa ndani ulioshirikiwa na FosB na mkoa wa terminal wa N.FosB, ili isiweze kubagua kati ya isoforms mbili. Kwa hivyo, miundo iliyokamatwa ilielezewa kama fosB / ΔFosB immunoreactive (FosB / ΔFosB-ir). Kwa ufafanuzi wa kipofu usio wazi, slaidi ziliwekwa alama kabla ya uchambuzi. Ubongo wa panya ateri [42] ilitumika kubaini eneo la mikoa ifuatayo ya riba (ROIs): safu ya seli ya granule (GCL) ya DG (sehemu ya 3), safu ya seli ya piramidi ya CA1 (sehemu za 3) na CA3 (sehemu za 2-3) kwenye dorsal hippocampus (imefungwa kwa -2.2 mm kutoka kwa bregma); DG (sehemu za 2), CA1 (sehemu za 2), na CA3 (sehemu za 2) kwenye hippocampus ya ventral (iliyofungwa kwa -3.4 mm kutoka kwa bregma) (Kielelezo 4, kushoto). Sehemu za caudal zina sehemu zote za ndani na za ndani za hippocampus, lakini sehemu ya ndani ililenga. Katika DG, suprapyramidal (DGsp) na infrapyramidal (DGip) zilichambuliwa tofauti. Sehemu ya magari (sehemu za 2-3, zimefungwa kwa -0.6 mm kutoka kwa bregma), sehemu za pipa za somatosensory (sehemu za 2-3, zilizofungwa kwa -0.6 mm kutoka kwa bregma), gombo la kutazama (sehemu za 3, zilizofungwa hadi -2.9 mm kutoka bregma), cortex ya ukaguzi (sehemu za 3, iliyofungwa kwa -2.9 mm kutoka kwa bregma), na bulb ya olonic (sehemu za 3, zilizofungwa kwa + 4.3 mm kutoka kwa bregma) zilichambuliwa piaKielelezo 6, kushoto).
Picha za dijiti (2070 x 1548 saizi) za kila ROI zilichukuliwa kwa kutumia darubini ya macho (BX-51, Olimpiki, Tokyo, Japan) iliyo na kamera ya CCD (DP-73, Olimpiki) na programu ya kufikiria (cellSens, Olimpiki) .The. ukuzaji wa lensi ya lengo ilikuwa 10 × kwa hippocampal ROIs na 4 × kwa cortical ROIs. Ili kutambua kinga ya wastani na ya nguvu ya FosB / ΔFosB (Kielelezo 1D-G), kwa kutumia sehemu kadhaa mapema, mipangilio yote ya upatikanaji wa picha (ukubwa wa mwanga, ukubwa wa eneo la kusimamishwa shamba, wakati wa mfiduo, na usawa mweupe) na viwango vya kizingiti kwa kila moja ya vifaa vya RGB viliboreshwa kwa hippocampal na cortical ROI. Uchambuzi uliofuata wakati huo ulifanywa chini ya hali ya kuboreshwa (1). ROI zilichaguliwa na polygon isiyo na umbo la kawaida (Kielelezo 1A, B) (2). Picha hiyo ilizuiliwa, ambayo ilibadilisha nenosiri la FosB / ΔFosB-ir kuwa rangi nyekundu (Kielelezo 1C-G) (3). % ROI basi ilihesabiwa kiatomati kama ifuatavyo:% ROI = (eneo lililobadilishwa (kwa nyekundu) / jumla ya eneo la ROI) × 100.
Ili kudhibitisha uchambuzi wa kizingiti cha picha hii, mikoa ya 20 ilichaguliwa kwa nasibu kutoka kwa maeneo tofauti ya ubongo na saizi tofauti za mkoa. Kwa kuongeza alama ya kizingiti cha picha, idadi ya FosB / ΔFosB-ir nukta ndani ya mikoa iliyochaguliwa ilihesabiwa kwa mikono na wiani wa FosB / ΔFosB-ir nuclei ilipatikana kwa kugawa nambari ya FosB / ΔFosB-ir na kipimo eneo (mm2).
2.4: Quanifying ya DCX-ir immature neurons kwenye gyrus ya meno
Neuron machanga ya DCX-ir kwenye DG ya Runner panya ilikuwa nyingi na inaingiliana, na ikifanya iwe vigumu kuhesabu usahihi idadi ya idadi ya DCX-ir kwa kutumia darubini ya macho. Walakini, katika utafiti uliopita, uchambuzi wa Sholl kwa tathmini ya morpholojia ilionyesha kwamba kila neuroni ya DCX-ir ina, kwa wastani, dendrite moja wakati kipimo ndani ya 40 μm ya soma [43]. Kwa hivyo, uchambuzi wa awali uliofuata uliandaliwa ili kuwezesha upendeleo maalum wa mkoa wa mishipa ya DCX-ir.
- (1) Picha ya GCL iligunduliwa kwa onyesho la kompyuta kwa kutumia programu ya kufikiria na lensi ya malengo ya 40 × (2). Kwenye picha ya moja kwa moja, sehemu ya mstari (150 ± 0.1 μm) ilitolewa katikati ya GCL (Kielelezo 2) (3). Kubadilisha kina cha kuzingatia, idadi ya mara sehemu za mstari zilivuka dendrites za DCX-ir zilihesabiwa (4). ROI (dorsal DGsp, dDGsp; dorsal DGip, dDGip; ventral DGsp, vDGsp; ventral DGip, vDGip) iliambatana na mikoa ambayo kinga ya FosB / ΔFosB ilichambuliwa (5). Katika kila ROI, sehemu za mstari wa 2-3 zilivutwa kwa kila sehemu na idadi ya misalaba ilibadilishwa juu ya sehemu za 2-3 kwa panya. Kwa sababu unene wa GCL ni takriban 60-80 μm, idadi ya misalaba inapaswa kuonyesha idadi ya neuron DCX-ir ndani ya mkoa uliozuiliwa kuchambuliwa.
3. Jaribio la 2. Utambulisho wa isoform ya FosB / ΔFosB inayosababishwa na gurudumu kukimbia
3.1: Uboreshaji na usindikaji wa tishu
Kikosi kingine cha panya kilitibiwa kama hapo juu kwenye Jaribio la 1. Baada ya majuma ya 4 ya uingiliaji kukimbia, panya zililipishwa kwa urahisi na chumvi baridi chini ya anesthesia ya kina. Hippocampus ilitolewa haraka na kukaushwa na naitrojeni kioevu, na kuhifadhiwa kwa -80 ° C. Hippocampi ya kila panya ilisafirishwa katika RIPA buffer (150 mM NaCl, 25 mM Tris-HCl pH 7.6, 1% NP-40, 1% sodium deoxycholate, 0.1% SDS, #8990, Thermo Sciase, USA). vizuizi (Mlalo kamili, Roche, Manheim, Ujerumani). Taa zilifungwa katikati ya 15 min saa 5000 rpm saa 4 ° C na supernatants zilikusanywa. Makini ya proteni ilipimwa na kitengo cha Assha ya Protini ya BCA (#23227, Thermo Sayansi, IL, USA).
3.2: Kukomesha Magharibi
Kiasi sawa cha proteni (30 μg / lane) kilichomwa kwa waya kwenye 10% polyacrylamide gel, kisha kuhamishiwa membrane ya PVDF (Immun-Blot, 0.2 μm, Bio-Rad, MD, USA). Kufunga kwa Nonspecific kulizuiwa kwa kutanguliza membrane ya 1 h katika TBST (0.5 M NaCl, 20 mM Tris-HCl pH 7.5, 0.1% Tween-20) zenye 3% BSA. Membrane ilifanywa na anti-panos FosB (1: 1000) ambayo ilitumika hapo juu kwa immunohistochemistry, ikafutwa katika TBST iliyo na 3% BSA. Kufuatia kutokwa na TBST, membrane hiyo ilibadilishwa na anti-sungura IgG anti-sungura (1: 5000 katika TBST, NA934, GE Healthcare, Buckinghamshire, Uingereza) kwa 1 h kwa joto la kawaida. Baada ya kutawanywa na TBST, bendi za protini zilionyeshwa kwa incubation na Enzanced Chemiluminescence (Western Lightning Plus-ECL, PerkinElmer, MA, USA) na kutekwa kwa kutumia picha ya kiasi cha LAS 4000 mini (GE Healthcare, Buckinghamshire, Uingereza). Utando huo ulibadilishwa tena na anti-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) antibody (#2275, 1: 5000 in TBS-T, Trevigen, MD, USA) kama udhibiti wa upakiaji. Uzani wa macho ya bendi za protini ziliorodheshwa kwa kutumia Picha-J na kurekebishwa kwa kiwango cha GAPDH.
4: Uchambuzi wa takwimu
Mabadiliko katika uzani wa mwili wa panya yalichambuliwa na hatua za kurudia-mbili ANOVA (kikundi cha wakati wa kikundi). Jaribio la t-unpaired lilitumiwa kuamua tofauti za takwimu kati ya vikundi (Udhibiti dhidi ya mkimbiaji). Mchanganuo wa uunganisho wa Pearson ulitumiwa kuhalalisha uchambuzi wa kinga ya FosB / ΔFosB (kuhesabu mwongozo dhidi ya kizingiti cha picha), na kukagua uhusiano kati ya kiwango cha usemi wa FosB / ΔFosB na idadi ya misalaba ya DCX kwenye DG. Takwimu ziliwasilishwa kama maana ± SEM. Kizingiti cha umuhimu wa takwimu kiliwekwa saa P <0.05.
Matokeo
1: Uzito wa mwili na umbali wa kukimbia katika Majaribio 1 na 2
Mabadiliko katika uzani wa mwili wa panya zote za Kudhibiti na za Runner katika Majaribio 1 na 2 zimefungwa na kuonyeshwa kwa Kielelezo 3. Hatua mbili za kurudia-mbili ANOVA zilionyesha mwingiliano muhimu (wakati wa kikundi, F(4, 72) = 13.6, P <0.001) na athari kuu ya kikundi F(1, 18) = 6.07, P <0.05), ikionyesha uzito mdogo wa mwili katika panya wa Mbio. Umbali wa kukimbia kwa ngome umeonyeshwa ndani Meza 1. Ingawa umbali sahihi wa kila panya haukuwa na uhakika kwa sababu panya walikuwa wamewekwa pamoja, uchunguzi wa kawaida ulithibitisha kwamba panya wote walifanya gurudumu mara kwa mara. Panya za Runner katika Jaribio la 2 ziliendesha muda mrefu zaidi kuliko zile zilizo kwenye Jaribio la 1, lakini maana umbali wa kukimbia (m / siku / ngome) ulikuwa sawa kwa kila jaribio.
2: Uthibitisho wa kinga ya FosB / ΔFosB kwa kutumia vizingiti vya picha
Kulikuwa na uhusiano mkubwa kati ya eneo la FosB / ΔFosB-ir lililopatikana kwa kizingiti cha picha na wiani wa FosB / ΔFosB-ir nuclei iliyopatikana kwa kuhesabu mwongozo (r = 0.941, P <00001, Kielelezo 4).
3: kinga ya FosB / ΔFosB kwenye hippocampus
Picha za uwakilishi za kughushi kwa FosB / immFosB kwenye uwanja wa ndani na wa ndani wa barabara ya hippocampal zilionyeshwa katika Kielelezo 5. Katika ROI zote zilizochambuliwa, chanjo ya FosB / ΔFosB katika panya za Runner (Kielelezo 5, kulia) ilikuwa ya juu zaidi kuliko ile kwenye Panya za Kudhibiti (Kielelezo 5, katikati). Katika panya za Runner, uchambuzi wa kiasi ulionyesha ongezeko kubwa katika eneo la FosB / ΔFosB-ir katika dorsal wote (DGsp: P <0.01; DGip: P <0.01; CA1: P <0.05; CA3: P <0.05) na viwanja vya chini vya hippocampal (DGsp: P <0.01; DGip: P <0.05; CA1: P <0.05; CA3: P <0.05; Kielelezo 6).
4: Chanjo ya FosB / ΔFosB kwenye gamba
Picha za mwakilishi wa FosB / ΔFosB za kunyongwa kwenye ROI za cortical zinaonyeshwa Kielelezo 7. Uchanganuzi wa kiasi ulifunua mabadiliko yanayotegemea mkoa katika utapeli wa FosB / ΔFosB na kukimbia kwa muda mrefu (Kielelezo 8). Katika panya za Runner, eneo la FosB / ΔFosB-ir lilikuwa kubwa zaidi kwenye sehemu ya gari (P <0.05) na gamba la pipa la somatosensory (P <0.05), lakini sio kwenye gamba la kuona (P = 0.662) au balbu ya kujazaP = 0.523). Kwenye gombo la ukaguzi, eneo la FosB / ΔFosB-ir lililenga kuongezeka kwa panya za Runner (P = 0.105).
5: Neurogeneis
Picha za mwakilishi wa utunzaji wa DCX zinaonyeshwa ndani Kielelezo 9. Katika hippocampus ya dorsal, chanjo ya DCX katika panya za Runner (Kielelezo 9, kulia) ilikuwa ya kiwango cha juu ikilinganishwa na panya za Udhibiti (Kielelezo 9, kushoto). Ikilinganishwa na hippocampus ya dorsal, kinga ya DCX katika hippocampus ya ventral ilikuwa dhaifu katika panya zote za Udhibiti na Runner. Katika panya za Runner, idadi ya misalaba ilikuwa juu sana katika dDGsp (P <0.01) na dDGip (P <0.01; Kielelezo 10). Katika hippocampus ya ventral, idadi ya misukaji katika panya za Runner ilionekana kuongezeka, lakini hakukuwa na tofauti kubwa kati ya vikundi (vDGsp, P = 0.101; vDGip, P = 0.257; Kielelezo 10).
6: Ushirikiano kati ya FosB / ΔFosB kujieleza na neurogeneis
Uchanganuzi wa uhusiano ulifanywa kati ya eneo la FosB / ΔFosB-ir na idadi ya misalaba ya DCX (Kielelezo 11). Kwa sababu kila seti ya data (kwa mfano, dorsal DGsp katika Panya za Kudhibiti) ina jozi za 5 tu, uchambuzi ulifanywa kwanza na jozi zote za 40. Kwa kushangaza, kulikuwa na uhusiano mkubwa kati ya eneo la FosB / ΔFosB-ir na idadi ya misalaba ya DCX (r = 0.885, P <0.0001). Kwa kuongezea, uhusiano mkubwa pia uligunduliwa wakati DG ya nyuma (r = 0.762, P <0.05) na DG ya ndani (r = 0.816, P <0.01) zilichambuliwa kando.
7: Utambulisho wa istilahi ya FosB / ΔFosB inayosababishwa na kukimbia kwa muda mrefu
Mwishowe, kutambua isoform ya fosB bidhaa za jeni zilizoingia kwenye hippocampus ili kukabiliana na kukimbia kwa muda mrefu, hippocampi kutoka kwa nyanya za nyanya za nyongeza zilifungiwa na blotting magharibi kwa kutumia anti-pan sawa ya FosB. Bendi nyingi za 35-37 kDa, inayowakilisha isoforms zilizobadilishwa za ΔFosB [44], ziliongezeka sana kwenye Panya Runner dhidi ya Panya za Kudhibiti (Kielelezo 12, P <0.01). Kwa upande mwingine, isoform ya 48 kDa FosB haikuonekana katika kikundi chochote. Bendi nyingine inayoonekana wazi juu ya 25 kDa labda inawakilisha Δ2ΔFosB isoform (27 kDa). Kulikuwa na bendi zingine mbili, juu ya 50 kDa na 37 kDa, ambazo zilikuwa na uwezekano mkubwa kwa sababu ya kumfunga isiyo maalum. Ilipohesabiwa, hakuna tofauti zilizopatikana katika bendi hizi zisizo za osBFosB kati ya vikundi (data haijaonyeshwa).
Majadiliano
Kwa muhtasari, utafiti wa sasa kwanza ulifanya uchambuzi wa immunohistochemical kuchunguza 1) ikiwa gurudumu la hiari la muda mrefu linaloendesha kujieleza kwa FosB / ΔFosB kwenye hippocampus; na 2) ikiwa majibu maalum ya mkoa yapo pamoja na mhimili wa dorso-ventral.
Wiki nne za gurudumu la hiari zinazoendesha ilisababisha ongezeko kubwa la kinga ya FosB / ΔFosB katika mikoa yote ya hippocampal iliyokaguliwa (yaani, DG, CA1, na viwanja vya chini vya CA3 vya sehemu za ndani na za ndani za hippocampus). Tulihakikisha kuwa 35-37kDa ΔFosB isoform ndiyo ilikuwa kubwa fosB bidhaa ya jeni ikikusanyika katika kukabiliana na kukimbia kwa muda mrefu. Matokeo haya yanaunga mkono dhana dhahiri kuwa mazoezi ya kawaida ya muda mrefu ni kichocheo kinachoweza kusababisha uingilizi wa ΔFosB wakati wote wa hippocampus, na kwamba uingizaji wake unaweza kuwa utaratibu wa riwaya wa mazoezi ambayo zoezi linaathiri aina mbali mbali za kazi za dorsal na / au ventral hippocampus.
1: Uthibitisho na mapungufu ya kukomesha usalama wa FosB / BFosB kwa kutumia vizingiti vya picha
Mbinu ya kizingiti cha picha, inayotumika sana katika masomo ya immunohistochemical kwa kuhesabu idadi ya seli zinazolengwa na kwa uchunguzi wa morphology ya seli, ilipitishwa katika utafiti huu kwa utaftaji maalum wa mkoa wa FosB / BFosB15,45,46]. Uingiliano mkubwa kati ya viwango vya kinga ya FosB / ΔFosB iliyokamilishwa na kizingiti cha picha na kwa kuhesabu mwongozo ilionyeshwa (Kielelezo 4). Walakini, kwa sababu wiani na mwingiliano ulizuia kuhesabu idadi ya viini vya FosB / ΔFosB-ir katika maeneo yenye mnene sana, uwiano ulioonyeshwa unamaanisha tu usahihi wa njia ya kuzuia picha wakati maeneo ya FosB / ΔFosB-ir inawakilisha <~ 40% ya jumla ya ROI eneo. Kwa hivyo, tafsiri ya uangalifu inahitajika kwa maeneo ya FosB / ΔFosB-ir> 40% ya eneo lote la ROI.
Hasa, katika DG ya panya za Runner (Kielelezo 4), FosB / ΔFosB kujieleza ilisisitizwa sana na gurudumu inayoendesha na sehemu nyingi za FosB / ΔFosB-ir zilifungwa. Katika maeneo haya, kuongezeka kwa uhamishaji wa usemi wa FosB / ΔFosB husababisha utaftaji mkubwa wa kiwango cha kujielezea, bila kujali njia ya njia ya hakimiliki inayotumiwa (kizingiti cha picha au kuhesabu mwongozo). Walakini, licha ya hatari ya kupuuzwa, ni muhimu kutambua kuwa utafiti uliopo umeonyesha mafanikio makubwa katika eneo la FosB / ΔFosB-ir kwenye DG ya panya za Runner. Hii inaonyesha kuwa mapungufu ya njia hayatafuti matokeo yetu. Badala yake, kupuuzwa kunawezekana kunaongeza kuegemea kwa kupatikana kwa kukimbia kwa muda mrefu kwa FosB / ΔFosB kwenye hippocampus.
2: Unuction wa Unifomu wa ΔFosB ndani ya hippocampus kwa kukimbia kwa muda mrefu
Hippocampus ina gradients za anatomical na za kazi pamoja na mhimili wake wa longitudinal [26], kwa hivyo uchunguzi wa sasa wa kinga ya FosB / ΔFosB katika sehemu za ndani na za ndani za hippocampus zilichambuliwa kando. Takwimu zilionyesha kuwa kukimbia kwa muda mrefu sawasawa kuongezeka kwa FosB / ΔFosB kujieleza katika ROI zote za hippocampal. Uingizaji wa sare ya FosB / ΔFosB inaweza kuwa isiyosababishwa hususan na mabadiliko ya kimfumo ya kimfumo yanayohusiana na kukimbia kwa muda mrefu. Walakini, ni muhimu kutambua kwamba kulikuwa na ongezeko maalum la mkoa wa FosB / ΔFosB chanjo kwenye gamba. Matokeo haya yanaungwa mkono na matokeo ya hivi karibuni yanayoonyesha kwamba kuzunguka kwa nguvu kwa kuongezeka kwa damu kati ya mkao wa damu kwenye hippocampus, lakini sio kwenye balbu ya ufikiaji.8]. Zaidi ya hayo, Rhode et al. (2003) ilionyesha kuwa siku za 7 za gurudumu la hiari zilizochochea kujielezea kwa c-Fos katika DG na CA2 / 3 ya hippocampus (CA1 haikuwa kipimo) na kwenye kiwambo cha hisia, lakini sio kwenye gombo la kutazama [47]. Ikizingatiwa pamoja, tafiti hizi zinaonyesha kuwa kuletwa kwa sare ya FosB / ΔFosB kujieleza kwenye hippocampus sio matokeo yasiyo maalum ya kukimbia kwa muda mrefu. Kwa kupendeza, Hawley et al. Hivi karibuni iliripoti kwamba mkazo sugu usiotabirika uliongezea FosB / ΔFosB kujieleza kwenye dorsal, lakini sio kwa njia ya ndani, DG ya hippocampus ya panya48]. Kwa uchunguzi zaidi, mifumo tofauti ya uingilishaji wa FosB / uctionFosB kama ile inayoelekezwa na mazoezi au mkazo itatoa mwonekano unaoendelea katika athari zinazotegemeana na kichocheo kwenye hippocampus.
Anti-pan ya FosB ya msingi inayotumika katika utafiti huu inajulikana kutambua isoforms zote za proteni za FosB. Juu ya uchanganuzi wa magharibi, tuligundua kuwa isoforms pekee zilizoongezeka katika hippocampus baada ya kukimbia kwa muda mrefu zilikuwa ni isoforms zilizobadilishwa za ΔFosB (35-37 kDa), isoforms tu ya utulivu kati ya protini za familia za Fos [11]. Utaftaji huu ni kwa mujibu wa kazi ya zamani kutumia anti-pan-Fos antiplay kuonyesha kuwa 35-37 kDa ΔFosB ndio proteni ya familia ya Fos iliyowekwa kwenye kingo ya mbele na mafadhaiko sugu [44]. Kwa hivyo, kuongezeka kwa kinga ya hippocampal FosB / ΔFosB iliyosababishwa hapa kwa kukimbia kwa muda mrefu uwezekano mkubwa huonyesha kiwango cha ΔFosB.
Chache inajulikana juu ya athari maalum za mkoa kwa eneo la masi na muundo wa hippocampus. Walakini, tafiti nyingi za tabia zinaonyesha uwezo mkubwa wa maboresho yaliyosababisha mazoezi katika kazi za ndani na za ndani. Zoezi limeonyeshwa kuboresha usomaji wa anga na kumbukumbu [34-38] na usindikaji wa anga na muktadha haswa inategemea dippal hippocampus [27,28]. Kwa kulinganisha, mazoezi pia yanajulikana kutoa mali ya wasiwasi na ya kukandamiza [24,25,38] na majibu haya ya kihemko yamedhibitiwa mara nyingi na hippocampus ya ventral [29,30]. Kuingizwa kwa usawa kwa ΔFosB kwa kuendeshwa kwa muda mrefu kuonekana katika utafiti huu kunadokeza kwamba aina fulani ya mabadiliko ya neuroplastic ilitokea katika hippocampus nzima. Hii inaweza kuelezea kwa nini mazoezi inaweza kuathiri kazi za tegemezi za dorsal na hralocampus.
3: Uchanganuzi maalum wa Mkoa wa neurogeneis
Utenganisho wa kazi wa neurootiki kati ya dippal na hippocampus ya ndani pia imekuwa ikipokea tahadhari inayoongezeka [49]. Katika utafiti huu, kuchukua faida ya tabia ya morphological ya mishipa ya DCX-ir immature [43], tulihesabu idadi ya makutano kati ya dendrites DCX-ir na sehemu ya mstari iliyochorwa katikati ya GCL. Upimaji huu haukutoa idadi ya jumla ya DCX-ir neurons katika DG, lakini iliwezesha ukadiriaji maalum wa mkoa muhimu kwa kufanya uchambuzi wa uhusiano na data ya FosB / ΔFosB (tazama hapa chini). Kufuatia kukimbia kwa muda mrefu, idadi ya DCX-ir neurons iliongezeka sana kwenye dorsal, lakini sio ventral, DG. Hii inaonyesha kwamba mazoezi yanaweza kuchochea neurogeneis kwa kushangaza zaidi kwenye dorsal ikilinganishwa na sehemu ya ndani ya DG. Walakini, tafiti za nyuma zimeripoti matokeo yanayokinzana ambayo gurudumu inayoendesha iliongezeka kwa neurogeneis katika dorsal na ventral [50,51]. Katika utafiti wa sasa, idadi ya misalaba ya DCX-ir kwenye DG ya ndani ilionekana kuongezeka, ingawa ukubwa mdogo wa sampuli (5 panya kwa kila kikundi) inaweza kuwa na uwezo wa kugundua tofauti kubwa ya kitakwimu kati ya vikundi. Kwa hivyo, inawezekana mapema kuamuru uwezekano wa kwamba gurudumu la hiari linaloendesha linaweza kuchochea neurogeneis ya hippocampal. Masomo ya kina zaidi yanahitajika kuelewa ukamilifu wa mkoa wa neurogeneis inayosisitiza mazoezi kuhusu mchakato wake wa kupindukia (kuongezeka kwa seli, tofauti, uhamiaji, na kuishi).
4: Athari za kazi za kuingiza mazoezi ΔFosB kwa kudhibiti uboreshaji wa hippocampal
Mwishowe, kama hatua ya kwanza ya kutambua athari za utendaji wa uingizwaji wa ΔFosB katika hippocampus, tukachunguza uhusiano wa chanjo ya FosB / ΔFosB na misalaba ya DCX-ir katika dorsal na ventral na tukapata uhusiano mzuri, mzuri kati ya viwili viwili. Ingawa mifumo halisi ambayo ΔFosB inasimamia neurogeneis iliyochochea mazoezi bado haijabaki, utafiti wa hivi karibuni ulionyesha kuwa fosBPanya zisizo wazi, ambazo hazina FosB, ΔFosB, na Δ2ΔFosB (zote fosB bidhaa), dosari zilizoonyeshwa katika basic hippocampal neurogeneis, pamoja na kupungua kwa kuongezeka kwa seli za progenitor za neuronal, kuongezeka kwa uhamiaji wa ectopic wa neurons mpya, na miundo isiyo ya kawaida ya DG [20]. Walakini, mabadiliko haya hayakuzingatiwa fosB(DD) panya, ambazo hazina FosB, lakini sio ΔFosB / Δ2ΔFosB. Inafurahisha, katika fosBPanya zisizo wazi, usemi wa jeni kadhaa zinazohusiana na neurogene, pamoja na VGF (VGF ukuaji wa neva sababu haifai) na Gal (Galanin prepropeptide) ziliwekwa chini [20]. Kwa kuwa VGF na GAL ni molekuli za siri, pendekezo moja ambalo lina ahadi inazingatia kwamba neurons zinazoelezea ΔFosB zinaweza kudhibiti neurogeneis kupitia shughuli ya uhuru / paracrine [20].
Kwa kuongezea, ikumbukwe kuwa mkoa ambao ΔFosB inasababishwa na kuenea kwa nafasi ya kawaida na eneo ambalo shughuli za neurogenic ni kubwa. Utaftaji huu unaonyesha kwamba neurogeneis inayosababishwa na mazoezi inategemea shughuli za chini. Uanzishaji wa Neuronal ni ufunguo wa kudumisha na kuboresha kazi ya mfumo mkuu wa neva [9], kupitia mifumo ikiwa ni pamoja na kujieleza na kutolewa kwa sababu ya msingi wa neurotrophic (BDNF) [52,53], matumizi ya serum insulini-kama sababu ya ukuaji-1 (IGF-1) kupitia kizuizi cha ubongo-damu [54,55], kukandamiza apoptosis [56], na udhibiti wa motility wa mitochondrial [57]. Kwa hivyo, utafiti uliopo unaonyesha kwamba mazoezi ya muda mrefu yalisababisha uanzishaji wa kurudia wa neuroni, dhahiri katika usemi ulioongezeka wa ΔFosB, ambao unachangia kukuza uboreshaji wa hali ya hewa, uwezekano wa kupitia mifumo hii mingi ilivyoelezwa hapo juu.
Utafiti wa sasa ulipima tuurourois inayosababisha mazoezi na ushirika wake na FosB / ΔFosB kujieleza katika DG. Walakini, chanjo ya FosB / ΔFosB pia ilichochewa katika uwanja wa chini wa CA1 na CA3. Wakati masomo zaidi yanahitajika kupata uelewaji zaidi wa majukumu ya kazi ya kujieleza ya ΔFosB katika mazoezi haya, fasihi ya zamani inatoa uwezekano wa kuahidi. Guan et al. (2011) ilionyesha kuwa kufyatua maalum kwa kinase ya XCUMX inayotegemea cyclin (Cdk5) katika CA5 au CA1 pyramidal neurons iliyoharibika kumbukumbu ya kumbukumbu au kurudisha nyuma, mtawaliwa [58]. Inafurahisha, Cdk5 ndio lengo la chini la ΔFosB [59] na inahusika katika kudhibiti ubatishaji wa synaptic [60]. Kwa hivyo, usemi wa ΔFosB uliochochewa na mazoezi unaweza kuhusika katika kudhibiti ubatishaji wa synaptic kupitia uanzishaji wa Cdk5 katika viwanja vya CA1 na CA3.
Hitimisho
Wakati kupumua kwa papo hapo kwa mazoezi kujulikana kushawishi usemi wa protini za jeni za mapema katika hippocampus, utafiti uliopo hutoa ushahidi wa kwanza kwamba mazoezi ya kawaida ya muda mrefu huchochea usemi wa ΔFosB katika hippocampus nzima. Thni pamoja na kuletwa kwa ΔFosB inasaidia uelewa wa sasa kwamba mazoezi ni uingiliaji usio wa kifahari ambao unaweza kuboresha kazi nyingi za hippocampal. Pamoja na uhusiano mkubwa kati ya FosB / ΔFosB kujieleza na neurogeneis, data hizi ni za kuchochea na zinaonyesha hitaji la masomo zaidi kufafanua jukumu la ΔFosB kupatanisha athari za mazoezi juu ya kazi ya hippocampal, pamoja na neurogeneis.
Taarifa ya Fedha
Marejeo