PLoS One 2013 พ.ย. 25; 8 (11): e81245 doi: 10.1371 / journal.pone.0081245
แหล่ง
ห้องปฏิบัติการสรีรวิทยาพฤติกรรมบัณฑิตวิทยาลัยวิทยาศาสตร์สุขภาพมนุษย์มหาวิทยาลัยโตเกียวนครโตเกียวประเทศญี่ปุ่น
นามธรรม
การออกกำลังกายช่วยปรับปรุงฟังก์ชั่น hippocampal ได้หลายแง่มุม สอดคล้องกับความคิดที่ว่ากิจกรรมของเซลล์ประสาทเป็นกุญแจสำคัญในการส่งเสริมการทำงานของเซลล์ประสาทวรรณกรรมก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นอย่างสม่ำเสมอว่าอุบาทว์เฉียบพลันของการออกกำลังกายทำให้เกิดการกระตุ้นเซลล์ประสาทในฮิบโป สิ่งเร้าที่กระตุ้นการเปิดใช้งานซ้ำ ๆ นำไปสู่การสะสมของปัจจัยการถอดรหัสΔFosBซึ่งเป็นสื่อประสาทพลาสติกระยะยาว.
ในการศึกษานี้เราทดสอบสมมติฐานที่ว่าการวิ่งด้วยล้อแบบสมัครใจในระยะยาวทำให้เกิดการแสดงออกของΔFosBในฮิบโปแคมปัสและตรวจสอบผลกระทบเฉพาะภูมิภาคที่อาจเกิดขึ้นภายในฟิลด์ hippocampal ตามแกน dorso-ventral หนูตัวผู้ C57BL / 6 นั้นถูกควบคุมด้วยหรือไม่ใช้ล้อหมุนเป็นเวลา 4 สัปดาห์ ล้อวิ่งระยะยาวเพิ่ม FosB / ΔFosB immunoreactivity อย่างมีนัยสำคัญในทุกพื้นที่ที่วัดฮิปโปแคมปัส (กล่าวคือในฟิลด์ย่อย DG, CA1 และ CA3 ของทั้งฮิปโปแคมปัสด้านหลังและหน้าท้อง) ผลลัพธ์ยืนยันว่าการวิ่งของล้อที่เกิดจากการแสดงออกเฉพาะภูมิภาคของ FosB / ΔFosB immunoreactivity ในเยื่อหุ้มสมองแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอใน FosB / ΔFosBภายในฮิบโปไม่ใช่ผลที่ไม่เฉพาะเจาะจงของการทำงาน ข้อมูล blot ตะวันตกบ่งชี้ว่าการเพิ่มภูมิคุ้มกันของฮิปโปแคมปัส FosB / ΔFosBนั้นเกิดจากการเพิ่มขึ้นของΔFosBเป็นหลัก ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการออกกำลังกายในระยะยาวเป็นสิ่งกระตุ้นที่มีประสิทธิภาพสำหรับการเหนี่ยวนำΔFosBตลอดทั้งฮิปโปแคมปัสซึ่งจะอธิบายว่าทำไมการออกกำลังกายจึงสามารถปรับปรุงทั้งหน้าที่หลังและหน้าท้องของฮิบโปแคมปัส น่าสนใจเราพบว่าการแสดงออกของ FosB / ΔFosBใน DG มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับจำนวนของเซลล์ประสาท doublecortin-immunoreactive (เช่นยังไม่บรรลุนิติภาวะ)
แม้ว่ากลไกที่ΔFosBไกล่เกลี่ย neurogenesis ที่เกิดจากการออกกำลังกายยังคงไม่แน่นอนข้อมูลเหล่านี้บ่งบอกว่า neurogenesis ที่เกิดจากการออกกำลังกายนั้นขึ้นอยู่กับกิจกรรมอย่างน้อยที่สุด เมื่อนำมารวมกันผลลัพธ์ในปัจจุบันของเราชี้ให้เห็นว่าΔFosBเป็นเป้าหมายระดับโมเลกุลใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมความเป็นพลาสติก hippocampal ที่เกิดจากการออกกำลังกาย
บทนำ
การออกกำลังกายให้ประโยชน์ที่หลากหลายในด้านโมเลกุลโครงสร้างและหน้าที่ของฮิบโปในหนู [1,2] ซึ่งบางส่วนได้รับการสนับสนุนโดยการศึกษาของมนุษย์ [3,4] อย่างไรก็ตามกลไกที่อยู่ภายใต้การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการออกกำลังกายในรูปแบบ hippocampal ไม่สามารถเข้าใจได้อย่างเพียงพอ วรรณกรรมก่อนหน้าได้แสดงให้เห็นอย่างสม่ำเสมอว่าการออกกำลังกายทำให้เกิดการกระตุ้นการทำงานของเซลล์ประสาท hippocampal ในหนู การศึกษาทางอิมมูโนวิทยาเคมีโดยใช้ c-Fos ซึ่งเป็นเครื่องหมายของการกระตุ้นของเซลล์ประสาทชั่วคราวแสดงให้เห็นว่าทั้งการบังคับและการสมัครใจเพิ่มการแสดงออกของ c-Fos ใน dentate gyrus (DG), CA1 และ CA35-7] นอกจากนี้จากการศึกษาก่อนหน้านี้โดยใช้ laser-Doppler flowmetry (LDF) ได้แสดงให้เห็นว่าลู่วิ่งที่ไม่รุนแรงวิ่งเพิ่มการไหลเวียนของเลือดในสมองในระดับภูมิภาค (rCBF) ซึ่งเป็นเครื่องหมายทางเลือกของการกระตุ้นเซลล์ประสาทในสนามย่อย CA1 ในหนู [8] การศึกษาทางอิมมูโนวิทยาเคมีทำให้การวิเคราะห์รายละเอียดเฉพาะภูมิภาคหลังจากการออกกำลังกายหยุดลงในขณะที่ LDF ช่วยให้สามารถตรวจสอบ rCBF แบบเรียลไทม์ในพื้นที่ที่มีการแปลระหว่างการออกกำลังกาย แม้จะมีข้อดีและข้อ จำกัด ของการศึกษาแต่ละครั้ง แต่การศึกษาเหล่านี้ก็แสดงให้เห็นถึงผลของการออกกำลังกายแบบเฉียบพลันต่อกิจกรรมของเซลล์ประสาท hippocampal ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นกลไกที่การออกกำลังกายเป็นประจำในระยะยาวจะช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของ hippocampal ด้วยการกระตุ้นการทำงานของเซลล์ประสาท [ซ้ำ ๆ ]9].
ปัจจัยการถอดความΔFosBซึ่งเป็นส่วนต่อประสานที่ถูกตัดทอนของ FosB เต็มความยาวถูกกระตุ้นโดยการกระตุ้นซ้ำหลายประเภทในบริเวณสมองที่เฉพาะเจาะจงซึ่งจะค่อยๆสะสมเนื่องจากความเสถียรที่ไม่ซ้ำกัน (ครึ่งชีวิตของสัปดาห์) [10-12] หลักฐานที่เพิ่มขึ้นแสดงให้เห็นว่าระดับที่เพิ่มขึ้นของΔFosBเป็นสื่อกลางที่ยาวนานและปั้นพลาสติกพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับสิ่งเร้าเฉพาะ11,13]. ยกตัวอย่างเช่นการบริหารยาเสพติดอย่างเรื้อรังเช่นโคเคนและมอร์ฟีนมักเพิ่มการแสดงออกของΔFosBในนิวเคลียส accumbens ซึ่งเป็นหนึ่งในกลไกระดับโมเลกุลที่เพิ่มความไวต่อยาเหล่านี้ [11,14,15] Sสิ่งเร้าอื่น ๆ เช่นรางวัลอาหารไขมันสูงและประสบการณ์ทางเพศ [16,17], lการวิ่งด้วยล้อด้วยความสมัครใจในระยะยาวยังช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันของ FosB / ΔFosBในหนูนิวเคลียส accumbens แนะนำว่าการวิ่งด้วยความสมัครใจเป็นรางวัลตามธรรมชาติสำหรับหนู [18,19]. อย่างไรก็ตามเพื่อความรู้ที่ดีที่สุดของเราไม่มีวรรณกรรมใดที่ตรวจสอบว่าการได้รับสัมผัสซ้ำ ๆ กับการออกกำลังกายทำให้เกิดการแสดงออกของΔFosBในฮิบโป เนื่องจากการออกกำลังกายทำให้เกิดการกระตุ้นการทำงานของเซลล์ประสาทในฮิบโปเราจึงตั้งสมมติฐานว่าการวิ่งด้วยล้อแบบสมัครใจในระยะยาวจะทำให้เกิดการแสดงออกของΔFosBในฮิบโปด้วย ในขณะที่กลไกที่แน่นอนซึ่งΔFosBควบคุมพลาสติก hippocampal ยังคงไม่แน่นอนการศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าหนูที่ขาด fosB แสดงยีน neurogenesis hippocampal บกพร่องและพฤติกรรมที่เพิ่มขึ้นเช่นภาวะซึมเศร้า20,21] ผมndeed การออกกำลังกายเป็นที่รู้จักกันเพื่อเพิ่ม neurogenesis และมีคุณสมบัติของยากล่อมประสาท [22-25] ผมf สมมุติฐานของเราถูกต้องΔFosBจะเป็นโมเลกุลเป้าหมายใหม่ที่มีศักยภาพในการเป็นสื่อกลางให้กับพลาสติก hippocampal ที่เกิดจากการออกกำลังกาย
ฮิปโปแคมปัสมีการไล่ระดับสีเชิงกายวิภาคและการใช้งานตามแนวแกนตามแนวยาว (dorso – ventral)26] ฮิบโปแคมปัสมีบทบาทสำคัญในการเรียนรู้เชิงพื้นที่และความทรงจำ [27,28] ในขณะที่หน้าท้องฮิปโปแคมปัสมีส่วนเกี่ยวข้องเป็นพิเศษในการควบคุมพฤติกรรมทางอารมณ์ [29,30] นอกจากนี้การศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าสิ่งเร้าทางสรีรวิทยาทำให้เกิดรูปแบบที่แตกต่างกันของการแสดงออกของ c-Fos ในส่วนหลังและหน้าท้องของฮิบโปแคมตัส [31-33] เพราะการออกกำลังกายช่วยเพิ่มทั้งหลัง [34-37] และฟังก์ชั่นที่พึ่งท้องที่ของฮิบโป24,25,38] เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องตรวจสอบว่าการวิ่งด้วยความสมัครใจในระยะยาวเป็นสาเหตุของการแสดงออกเฉพาะภูมิภาคของΔFosBในฮิบโปหรือไม่
สมมติฐานหลักของการศึกษานี้คือการวิ่งด้วยล้อแบบสมัครใจในระยะยาวจะทำให้เกิดการแสดงออกของΔFosBในฮิบโปเมาส์ สมมติฐานนี้ถูกตรวจสอบโดย FosB / ΔFosB immunohistochemistry ในช่องท้องด้านหลังและ ventric hippocampal, DG, CA1 และ CA3 โดยเน้นการระบุการเหนี่ยวนำเฉพาะภูมิภาค ผลลัพธ์ได้รับการยืนยันจากการซับแบบตะวันตกซึ่งใช้เพื่อระบุไอโซฟอร์มของ fosB ผลิตภัณฑ์ยีนที่เกิดขึ้นในฮิบโป นอกจากนี้เรายังตรวจสอบเยื่อหุ้มสมองสำหรับการเหนี่ยวนำ FosB / ΔFosBเฉพาะภูมิภาคเพื่อแยกแยะความเป็นไปได้ว่าการออกกำลังกายในระยะยาวโดยไม่เพิ่มภูมิคุ้มกัน FosB / ΔFosBในสมองโดยเฉพาะ ในที่สุดความสัมพันธ์สหสัมพันธ์ระหว่างการแสดงออกของ FosB / ΔFosBและ neurogenesis ถูกตรวจสอบเป็นขั้นตอนแรกในการแสวงหาผลกระทบการทำงานของการเหนี่ยวนำΔFosBที่เกิดจากการออกกำลังกายในการควบคุมความเป็นพลาสติก hippocampal
วัสดุและวิธีการ
1: คำสั่งสัตว์และจริยธรรม
ซื้อหนูพันธุ์ C57BL / 6 ตัวผู้ยี่สิบตัว (อายุ 8 สัปดาห์) ซื้อจากพ่อแม่พันธุ์เชิงพาณิชย์ (SLC, Shizuoka, Japan) มีการใช้หนูสิบตัวสำหรับการทดลอง 1 และอีกสิบตัวสำหรับการทดลอง 2 หนูถูกวางไว้ภายใต้สภาวะที่ควบคุมอุณหภูมิ (22 – 24 ° C) และแสง (12 / 12-h วงจรแสง / มืด, แสงที่ 0500), และได้รับอาหารและน้ำ โฆษณาฟรี. ขั้นตอนการทดลองทั้งหมดได้รับการอนุมัติจากคณะกรรมการจริยธรรมการทดลองในสัตว์ของมหาวิทยาลัยโตเกียวเมโทรโพลิแทน
ในการทดลองแต่ละครั้งเมื่อมาถึงหนูจะได้รับการสุ่มให้กลุ่มควบคุม (การควบคุม n = 5) หรือกลุ่มที่กำลังทำงาน (นักวิ่ง n = 5) ในช่วงสัปดาห์แรกหนูทุกตัวจะอยู่ในกรงพลาสติกมาตรฐานในกลุ่ม (หนู / 5 กรง) สำหรับการเริ่มต้นใช้งานครั้งแรก จากนั้นหนูนักวิ่งจะถูกย้ายไปไว้ในกรงพร้อมกับล้อหมุน (ENV-046, Med Associate Inc. , Georgia, VT, USA) เนื่องจากความโดดเดี่ยวทางสังคมเป็นที่รู้จักกันในการปราบปราม neurogenesis ที่เกิดจากการออกกำลังกายในฮิบโป39], รองชนะเลิศอันดับหนูจัดอยู่ในกลุ่ม (5 หนู / กรง) เป็นเวลา 4 เพิ่มเติมอีกสัปดาห์ จำนวนการหมุนของล้อถูกบันทึกทุกเช้าและวัดน้ำหนักตัว (g) ทุกสัปดาห์
2: การทดลอง 1 การตรวจทางอิมมูโนวิทยาทางเคมีของการแสดงออกของ FosB / ΔFosBและ neurogenesis hippocampal
2.1: การปะและเนื้อเยื่อ
ตอนเช้า (0900 – 1100) หลังจากวันสุดท้ายของระยะเวลาการทำงานหนูจะได้รับการดมยาสลบอย่างเข้มข้นด้วยโซเดียมเพนโทบาร์บาร์บิทัล สมองถูกลบอย่างรวดเร็วและโพสต์คงที่ใน 4% paraformaldehyde ในน้ำเกลือบัฟเฟอร์ 0.1 M ฟอสเฟต (PBS, pH 7.4) ข้ามคืน จากนั้นสมองจะถูก cryoprotected ในซูโครส 30% ใน PBS และถูกแช่แข็งจนกระทั่งดำเนินการต่อไป ส่วนของสมองส่วนปลาย (40 μm) ของซีกโลกนั้นได้รับโดยใช้ microtome ที่แช่แข็งแล้วเก็บใน PBS ด้วย 0.01% sodium azide
2.2: ภูมิคุ้มกันวิทยา
ส่วนหนึ่งในหกชุดได้รับการสุ่มเลือกสำหรับการกระตุ้นภูมิคุ้มกัน FosB / ΔFosB ซีรีส์ที่อยู่ติดกันถูกนำมาใช้สำหรับการติดฉลาก doublecortin (DCX) ซึ่งเป็นเครื่องหมายของเซลล์ประสาทที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะที่ตรวจสอบแล้วสำหรับการประเมิน neurogenesis40,41] หลังจากดับกิจกรรม peroxidase ภายนอกด้วย 1% H2O2 ใน PBS ส่วนที่ลอยตัวฟรีจะถูกเตรียมไว้ล่วงหน้าด้วยโซลูชันการปิดกั้นที่มีเซรั่มม้า 10% ปกติใน PBS สำหรับ 2 ชั่วโมง หลังจากล้างใน PBS ส่วนที่ถูกบ่มด้วยแอนติบอดี pan-FosB แอนติบอดีกระต่าย (1: 1000, sc-48, เทคโนโลยีชีวภาพซานตาครูซ, ดัลลัส, เท็กซัส, สหรัฐอเมริกา) เจือจางใน PBS ด้วย 0.5% Triton X-100 และ 0.5% BSA -BSA) สำหรับ 24 h ที่ 4 ° C อีกส่วนหนึ่งถูกบ่มด้วยแอนติบอดีต่อต้าน DCX แพะ (1: 500, sc-8066, Santa Cruz) ใน PBST-BSA สำหรับ 48 h ที่ 4 ° C ส่วนที่ได้รับการบ่มด้วยแอนติบอดีรองที่เหมาะสม biotinylated (แอนตี้ - กระต่าย IgG, 1: 1000, AP182B; แอนตี้ - แพะแพะ IgG, 1: 1000, AP180B, แอนติบอดีจาก EMD Millipore, Billerica, MA, USA) ใน PBST-BSA สำหรับ 2 h ที่อุณหภูมิห้อง ส่วนที่ได้รับการรักษาด้วย avidin-biotin-peroxidase complex (ชุด Vectastain ABC peroxidase, Vector Laboratories Inc, Burlingame, CA, USA) สำหรับ 90 ขั้นต่ำตามคำแนะนำของผู้ผลิต แอนติเจนนั้นถูกมองเห็นได้ด้วย 0.02% 3,3-diaminobenzidine (DAB) ใน 0.1 M Tris-HCl (pH 7.6) ที่มี 0.01% H2O2. สำหรับการกระตุ้นภูมิคุ้มกัน FosB / ΔFosBปฏิกิริยาจะทวีความรุนแรงขึ้นด้วยนิกเกิลแอมโมเนียมซัลเฟต สำหรับการย้อมสี DCX นิวเคลียสของเซลล์จะถูกยับยั้งด้วยการย้อมสี Nissl ติดตั้งส่วนลงบนสไลด์เคลือบเจลาตินและวางฝาปิด
2.3: การวัดปริมาณภูมิคุ้มกันของ FosB / ΔFosBโดยใช้การจำลองภาพ
แอนติบอดี pan-FosB ที่ใช้ในการศึกษานี้ถูกยกขึ้นเทียบกับเขตภายในที่ FosB และภาค NFosB N-terminal ใช้ร่วมกันดังนั้นจึงไม่สามารถแยกแยะระหว่างไอโซฟอร์มทั้งสองได้ ดังนั้นโครงสร้าง immunostained ถูกอธิบายว่านิวเคลียส FosB / ΔFosB immunoreactive (FosB / ΔFosB-ir) นิวเคลียส สำหรับปริมาณตาบอดที่ไม่มีอคติสไลด์ถูกเขียนรหัสก่อนการวิเคราะห์ แผนที่สมองของเมาส์ [42] ถูกใช้เพื่อระบุตำแหน่งของภูมิภาคที่น่าสนใจ (ROIs): แกรนูลเซลล์เลเยอร์ (GCL) ของ DG (ส่วน 3), ชั้นเซลล์พีระมิดของ CA1 (ส่วน 3) และ CA3 (2 – 3 ส่วน) (ปิดถึง -2.2 mm จาก bregma); DG (ส่วน 2), CA1 (ส่วน 2) และ CA3 (ส่วน 2) ในฮิปโปแคมปัส ventral (ปิดถึง -3.4 mm จาก bregma) (รูป 4, ซ้าย). ส่วนหางมีทั้งส่วนหลังและหน้าท้องของฮิบโป แต่ส่วนหน้าท้องเป็นเป้าหมาย ใน DG, ใบมีด suprapyramidal (DGsp) และ infrapyramidal (DGip) ถูกวิเคราะห์แยกกัน มอเตอร์เยื่อหุ้มสมอง (ส่วน 2 – 3 ปิด -0.6 มม. จาก bregma), เยื่อหุ้มสมองบาร์เรล somatosensory (ส่วน 2 – 3 ปิดไป -0.6 มม. จาก bregma), เยื่อหุ้มสมองมองเห็น (3 มม. จากส่วน bregma) bregma) เยื่อหุ้มสมองหู (ส่วน 2.9 ใกล้กับ -3 mm จาก bregma) และจมูกหลอด (ส่วน 2.9 ใกล้กับ + 3 mm จาก bregma) ได้วิเคราะห์ด้วย (รูป 6, ซ้าย).
ภาพดิจิตอล (2070 × 1548 พิกเซล) ของแต่ละ ROI นั้นใช้กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล (BX-51, Olympus, Tokyo, Japan) ที่ติดตั้งกล้อง CCD (DP-73, Olympus) และซอฟต์แวร์เกี่ยวกับภาพ (CellSens, Olympus) การขยายเลนส์ใกล้วัตถุคือ 10 ×สำหรับ hippocampal ROIs และ 4 ×สำหรับการขยายเยื่อหุ้มสมอง เพื่อระบุ immunoreactivity FosB / ΔFosBปานกลางถึงมาก (รูปที่ 1D – G) โดยใช้หลายส่วนล่วงหน้าการตั้งค่าการรับภาพ (ความเข้มของแสงขนาดของการหยุดฟิลด์เวลาการเปิดรับแสงและสมดุลสีขาว) และระดับเกณฑ์สำหรับส่วนประกอบ RGB แต่ละรายการได้รับการปรับให้เหมาะสำหรับ RO และ hippocampal จากนั้นทำการวิเคราะห์ต่อไปนี้ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม (1) ROIs ถูกเลือกโดยรูปหลายเหลี่ยมที่มีรูปร่างผิดปกติ (รูปที่ 1A, B) (2) ภาพมีการ จำกัด ซึ่งแปลงนิวเคลียส FosB / ΔFosB-ir เป็นสีแดง (รูปที่ 1C-G) (3) % ROI จะถูกคำนวณโดยอัตโนมัติดังนี้:% ROI = (พื้นที่ที่ถูกแปลง (สีแดง) / พื้นที่ ROI ทั้งหมด) × 100
ในการตรวจสอบความถูกต้องของการวิเคราะห์การจัดรูปแบบภาพนี้ภูมิภาค 20 จะถูกเลือกแบบสุ่มจากส่วนต่าง ๆ ของสมองที่มีขนาดพื้นที่ต่างกัน นอกเหนือจากการคำนวณปริมาณของภาพ thresholding จำนวนนิวเคลียส FosB / ΔFosB-ir ภายในพื้นที่ที่เลือกถูกนับด้วยตนเองและความหนาแน่นของนิวเคลียส FosB / ΔFosB-ir ได้รับโดยการหารจำนวน FosB / ΔFosB-ir นิวเคลียส พื้นที่ (มม2).
2.4: ปริมาณของเซลล์ประสาทที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ DCX-ir ใน gyate dentate
เซลล์ประสาทที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะของ DCX ใน DG ของหนูวิ่งมีจำนวนมากและทับซ้อนกันทำให้ยากที่จะนับจำนวน DCX-ir อย่างไม่ต่อเนื่องโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง อย่างไรก็ตามจากการศึกษาก่อนหน้านี้การวิเคราะห์ Sholl สำหรับการประเมินทางสัณฐานวิทยาแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาท DCX-ir แต่ละตัวมีค่าเฉลี่ย dendrite เดี่ยวเมื่อวัดภายใน 40 μmของ soma [43] ดังนั้นการวิเคราะห์ดั้งเดิมต่อไปนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อให้สามารถระบุปริมาณเฉพาะของเซลล์ประสาท DCX-ir ได้
- (1) ภาพของ GCL ถูกฉายบนจอคอมพิวเตอร์โดยใช้ซอฟต์แวร์เกี่ยวกับภาพและเลนส์ใกล้วัตถุ 40 × (2) ในภาพสดส่วนของเส้น (150 ± 0.1 μm) ถูกวาดขึ้นกลาง GCL (รูป 2) (3) การเปลี่ยนความลึกของโฟกัสจำนวนครั้งของส่วนของเส้นตรงข้าม dendrites DCX-ir ถูกนับ (4) ROIs (dorsal DGsp, dDGsp; dorsal DGip, dDGip; ventral DGsp, vDGsp; ventral DGip, vDGip) ที่สอดคล้องกับภูมิภาคที่การวิเคราะห์ภูมิคุ้มกันของ FosB / ΔFosB (5) ในทุก ROI ROI จะมีการลากส่วนของเส้น 2 – 3 ต่อส่วนและจำนวนของการข้ามถูกเฉลี่ยมากกว่า 2 – 3 ส่วนต่อเมาส์ เนื่องจากความหนาของ GCL นั้นประมาณ 60 – 80 μmจำนวนการข้ามจึงควรสะท้อนถึงจำนวนของเซลล์ประสาท DCX-ir ภายในขอบเขตที่ถูกวิเคราะห์
ภาพตัวแทนของเซลล์ประสาทที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ DCX-ir และส่วนของเส้น (150 ± 0.1 μm) ซ้อนทับสำหรับการนับจำนวนการข้ามด้วยเครื่อง dendrites DCX-ir
3 ทดลอง 2 บัตรประจำตัวของ FosB / ΔFosB isoform เกิดจากล้อวิ่ง
3.1: การปะและเนื้อเยื่อ
กลุ่มหนูเพิ่มเติมได้รับการปฏิบัติดังกล่าวข้างต้นใน Experiment 1 หลังจากการแทรกแซงของ 4 สัปดาห์ที่ผ่านมาหนูถูกนำไปล้างด้วยน้ำเกลือเย็นด้วยความเย็นใต้ผิวหนัง ฮิบโปถูกแยกออกอย่างรวดเร็วและถูกแช่แข็งด้วยไนโตรเจนเหลวและเก็บไว้ที่ -80 ° C ฮิพโพแคมปัสของหนูแต่ละตัวถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันในบัฟเฟอร์ RIPA (150 mM NaCl, 25 mM Tris-HCl pH 7.6, 1% NP-40, 1% โซเดียม deoxycholate, 0.1% SDS, # 8990, เทอร์โมวิทยาศาสตร์, IL) สารยับยั้ง (cOmplete Mini, Roche, Manheim, ประเทศเยอรมนี) ไลซีนถูกหมุนเหวี่ยงเป็นเวลา 15 นาทีที่ 5000 รอบต่อนาทีที่ 4 ° C และเก็บส่วนเหนือสุด วัดความเข้มข้นของโปรตีนด้วยชุดทดสอบโปรตีน BCA (#23227, Thermo Scientific, IL, USA)
3.2: ซับแบบตะวันตก
ปริมาณโปรตีนที่เท่ากัน (30 μg / ช่องทาง) ถูก electrophoresed บนเจล polyacrylamide 10% จากนั้นย้ายไปที่เยื่อหุ้มเซลล์ PVDF (Immun-Blot, 0.2 μm, Bio-Rad, MD, USA) การรวมแบบไม่เจาะจงถูกบล็อกโดยการ preincubating เยื่อหุ้มเซลล์สำหรับ 1 h ใน TBST (0.5 M NaCl, 20 mM Tris-HCl pH 7.5, 0.1% Tween-20) ที่มี 3% BSA เมมเบรนถูกบ่มด้วยแอนติบอดี pan-FosB (1: 1000) ที่ใช้ด้านบนสำหรับอิมมูโนฮิโตโตเคมีเคมีละลายใน TBST ที่มี 3% BSA หลังจากล้างด้วย TBST เมมเบรนถูกบ่มด้วยแอนติบอดี IgG - conjugated ต่อต้านกระต่าย IgG (1: 5000 ใน TBST, NA934, GE Healthcare, Buckinghamshire, สหราชอาณาจักร) สำหรับ 1 ชั่วโมงที่อุณหภูมิห้อง หลังจากล้างด้วย TBST แถบโปรตีนจะถูกมองเห็นโดยการบ่มด้วย Enhanced Chemiluminescence (Western Lightning Plus-ECL, PerkinElmer, MA, USA) และถ่ายภาพโดยใช้ Image Quant LAS 4000 mini (GE Healthcare, Buckinghamshire, UK) จากนั้นเยื่อแผ่นจะถูกสร้างใหม่ด้วยแอนติบอดีต่อต้าน glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) (#2275, 1: 5000 ใน TBS-T, Trevigen, MD, USA) เป็นตัวควบคุมการโหลด ความหนาแน่นเชิงแสงของแถบโปรตีนถูกวัดปริมาณโดยใช้ Image-J และทำให้เป็นมาตรฐานในระดับ GAPDH
4: การวิเคราะห์ทางสถิติ
การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักตัวของเมาส์ถูกวิเคราะห์โดยสองทาง ANOVA (กลุ่ม×เวลา) ใช้การทดสอบ t unpaired เพื่อกำหนดความแตกต่างทางสถิติระหว่างกลุ่ม (การควบคุมกับนักวิ่ง) การวิเคราะห์สหสัมพันธ์ของเพียร์สันถูกนำมาใช้ในการตรวจสอบการวิเคราะห์ immunoreactivity FosB / ΔFosB (การนับด้วยตนเองกับการทำสำเนาภาพ) และเพื่อตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างระดับของการแสดงออก FosB / ΔFosBและจำนวนการข้าม DCX ใน DG ข้อมูลถูกนำเสนอเป็นค่าเฉลี่ย± SEM ตั้งค่าเกณฑ์สำหรับนัยสำคัญทางสถิติที่ P <0.05.
ผลสอบ
1: น้ำหนักตัวและระยะทางในการทดลอง 1 และ 2
การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักตัวของหนูทั้งตัวควบคุมและนักวิ่งในการทดลอง 1 และ 2 จะรวมเป็นกลุ่มและแสดงใน รูป 3. ANOVA บ่งชี้ว่ามีการโต้ตอบกันสองทาง (กลุ่ม×เวลา) F(4, 72) = 13.6 P <0.001) และผลกระทบหลักของกลุ่ม F(1, 18) = 6.07 P <0.05) ซึ่งบ่งบอกถึงน้ำหนักตัวที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในหนู Runner ระยะทางวิ่งต่อกรงจะแสดงใน 1 ตาราง. แม้ว่าระยะการวิ่งที่แม่นยำของเมาส์แต่ละตัวนั้นไม่แน่นอนเพราะหนูนั้นอยู่ด้วยกัน แต่การสังเกตอย่างสม่ำเสมอก็ยืนยันว่าหนูทุกตัวทำหน้าที่ล้อหมุนบ่อยครั้ง หนูวิ่งใน Experiment 2 วิ่งได้นานกว่าใน Experiment 1 แต่ระยะทางเฉลี่ย (m / วัน / กรง) มีความสอดคล้องกันตลอดการทดลองแต่ละครั้ง
2: การตรวจสอบปริมาณ FosB / ΔFosB immunoreactivity ปริมาณโดยใช้ภาพ thresholding
มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างพื้นที่ FosB / ΔFosB-ir ที่ได้จากการทำสำเนาภาพและความหนาแน่นของนิวเคลียส FosB / ΔFosB-ir ที่ได้จากการนับด้วยตนเอง (r = 0.941, P <00001, รูป 4).
3: FosB / ΔFosB immunoreactivity ในฮิบโป
ภาพตัวแทนของ FosB / ΔFosB immunostaining ในช่องท้องด้านหลังและด้านล่าง hippocampal แสดงใน รูป 5. ใน ROIs ทั้งหมดที่วิเคราะห์แล้ว FosB / ΔFosB immunoreactivity ในหนูวิ่ง (รูป 5ขวา) มีคุณภาพสูงกว่าในหนูควบคุม (รูป 5, ศูนย์). ในหนูวิ่งวิ่งการวิเคราะห์เชิงปริมาณแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในพื้นที่ FosB / ΔFosB-ir ทั้งหลัง (DGsp: P <0.01; DGip: P <0.01; CA1: P <0.05; CA3: P <0.05) และช่องย่อย hippocampal หน้าท้อง (DGsp: P <0.01; DGip: P <0.05; CA1: P <0.05; CA3: P <0.05; รูป 6).
4: FosB / ΔFosB immunoreactivity ในเยื่อหุ้มสมอง
ภาพตัวแทนของ FosB / ΔFosB immunostaining ในเยื่อหุ้มสมอง ROIs จะแสดงใน รูป 7. การวิเคราะห์เชิงปริมาณเปิดเผยการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับภูมิภาคใน FosB / ΔFosB immunoreactivity กับการทำงานระยะยาว (รูป 8) ในหนูวิ่ง, พื้นที่ FosB / ΔFosB-ir สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในเยื่อหุ้มสมองมอเตอร์ (P <0.05) และเยื่อหุ้มสมองของลำกล้อง somatosensory (P <0.05) แต่ไม่อยู่ในเยื่อหุ้มสมองภาพ (P = 0.662) หรือหลอดดมกลิ่น (P = 0.523) ในเยื่อหุ้มสมองหู FosB / ΔFosB-ir มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นในหนูวิ่ง (P = 0.105)
5: การสร้างระบบประสาท
ภาพตัวแทนของการกระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบ DCX จะแสดงใน รูป 9. ในฮิปโปแคมปัสด้านหลัง immunoreactivity DCX ในหนูวิ่ง (รูป 9ขวา) มีคุณภาพสูงกว่าเม้าส์ควบคุม (รูป 9, ซ้าย). เมื่อเปรียบเทียบกับฮิปโปแคมปัสหลังพบว่า DCX immunoreactivity ในฮิปโปแคมปัส ventral นั้นอ่อนแอกว่าทั้งในหนูควบคุมและ Runner ในหนูวิ่งจำนวนการข้ามสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญใน dDGsp (P <0.01) และ dDGip (P <0.01; รูป 10) ในช่องท้องฮิปโปแคมปัสจำนวนของการข้ามในหนูวิ่งมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้น แต่ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกลุ่ม (vDGsp, P = 0.101; vDGip, P = 0.257; รูป 10).
6: ความสัมพันธ์ระหว่างการแสดงออกของ FosB / ΔFosBกับการสร้างระบบประสาท
การวิเคราะห์สหสัมพันธ์ได้ดำเนินการระหว่างพื้นที่ FosB / ΔFosB-ir และจำนวนการข้าม DCX (รูป 11) เนื่องจากชุดข้อมูลแต่ละชุด (เช่น dorsal DGsp ในหนูควบคุม) ประกอบด้วยคู่ 5 เท่านั้นการวิเคราะห์จึงดำเนินการกับคู่ 40 ทั้งหมดเป็นครั้งแรก ที่น่าสนใจมีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างพื้นที่ FosB / ΔFosB-ir และจำนวนของการข้าม DCX (r = 0.885, P <0.0001) นอกจากนี้ยังมีการระบุความสัมพันธ์ที่สำคัญเมื่อ DG หลัง (r = 0.762, P <0.05) และ DG หน้าท้อง (r = 0.816, P <0.01) ถูกวิเคราะห์แยกกัน
7: การระบุตัวตนของ FosB / ΔFosB isoform ที่เกิดจากการทำงานในระยะยาว
ในที่สุดเพื่อระบุไอโซฟอร์มของ fosB ผลิตภัณฑ์ยีนที่เกิดขึ้นในฮิปโปแคมปัสในการตอบสนองต่อการทำงานในระยะยาวฮิบโปแคมปัสจากกลุ่มหนูที่เพิ่มขึ้นจะถูก blotting ตะวันตกโดยใช้แอนติบอดีแพน -FosB เดียวกัน หลายวงของ 35 – 37 kDa ซึ่งเป็นตัวแทนของไอโซฟอร์มที่ได้รับการแก้ไขของΔFosB [44] เพิ่มขึ้นอย่างมากในหนูวิ่งกับการควบคุม (รูป 12, P <0.01) ในทางกลับกันไอโซฟอร์ม 48 kDa FosB ไม่สามารถตรวจพบได้ในกลุ่มใดกลุ่มหนึ่ง อีกวงที่มองเห็นได้จาง ๆ ที่สูงกว่า 25 kDa น่าจะแสดงถึงไอโซฟอร์มΔ2ΔFosB (27 kDa) มีอีกสองแถบที่สูงกว่า 50 kDa และ 37 kDa ซึ่งน่าจะเกิดจากการผูกแบบไม่เฉพาะเจาะจง เมื่อหาปริมาณไม่พบความแตกต่างในแถบที่ไม่ใช่ΔFosBระหว่างกลุ่มเหล่านี้ (ไม่แสดงข้อมูล)
การสนทนา
โดยสรุปการศึกษาปัจจุบันดำเนินการวิเคราะห์อิมมูโนฮิสโตเคมีเพื่อตรวจสอบ 1) ว่าการวิ่งด้วยล้อแบบสมัครใจในระยะยาวนั้นทำให้เกิดการแสดงออกของ FosB / ΔFosBในฮิบโปแคมหรือไม่ และ 2) การตอบสนองเฉพาะภูมิภาคนั้นมีอยู่ตามแกน dorso – ventral หรือไม่
สี่สัปดาห์ของการวิ่งด้วยล้อโดยสมัครใจทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในภูมิคุ้มกัน FosB / ΔFosBในทุกพื้นที่ hippocampal ที่วิเคราะห์ (เช่น DG, CA1 และ CA3 subfields ของส่วนหลังและ ventral hippocampus) เรายืนยันว่า 35 – 37kDa ΔFosB isoform เป็นหลัก fosB การสะสมของยีนในการตอบสนองต่อการทำงานระยะยาว ผลลัพธ์เหล่านี้สนับสนุนสมมติฐานอย่างชัดเจนว่าการออกกำลังกายเป็นประจำในระยะยาวเป็นสิ่งกระตุ้นที่มีประสิทธิภาพสำหรับการเหนี่ยวนำΔFosBทั่วฮิปโปแคมปัสและการเหนี่ยวนำนั้นอาจเป็นกลไกระดับโมเลกุลแบบใหม่ที่การออกกำลังกายมีผลต่อการทำงานของอวัยวะต่างๆ
1: การตรวจสอบและข้อ จำกัด ในการหาปริมาณ immunoreactivity ของ FosB / ΔFosBโดยใช้ thresholding ของภาพ
โดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพ thresholding ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาทางอิมมูโนฮีสโตเคมีเพื่อนับจำนวนเซลล์เป้าหมายและการประเมินสัณฐานวิทยาของเซลล์ได้ถูกนำมาใช้ในการศึกษานี้เพื่อหาปริมาณเฉพาะของ FosB / ΔFosB15,45,46] ความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างระดับของ immunoreactivity FosB / ΔFosBปริมาณเชิงปริมาณโดย thresholding ภาพและโดยการนับคู่มือได้แสดงให้เห็น (รูป 4). อย่างไรก็ตามเนื่องจากความหนาแน่นและการทับซ้อนกันทำให้ไม่สามารถนับจำนวนนิวเคลียส FosB / ΔFosB-ir ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นสูงความสัมพันธ์ที่แสดงให้เห็นก็แสดงถึงความถูกต้องของวิธีการกำหนดขอบเขตภาพเมื่อพื้นที่ FosB / ΔFosB-ir แทน <~ 40% ของ ROI ทั้งหมด พื้นที่. ดังนั้นจึงต้องมีการตีความอย่างรอบคอบสำหรับพื้นที่ FosB / ΔFosB-ir> 40% ของพื้นที่ ROI ทั้งหมด
โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน DG ของหนูวิ่ง (รูป 4) การแสดงออกของ FosB / ΔFosBนั้นเกิดจากการทำงานของล้ออย่างมากและนิวเคลียส FosB / ΔFosB-ir ส่วนใหญ่ซ้อนทับกัน ในพื้นที่เหล่านี้การเหนี่ยวนำที่เพิ่มขึ้นของการแสดงออก FosB / ΔFosBนำไปสู่การประเมินระดับการแสดงออกที่ต่ำกว่าโดยไม่คำนึงถึงวิธีการหาปริมาณที่ใช้ อย่างไรก็ตามแม้จะมีความเสี่ยงที่จะประเมินค่าต่ำไป แต่ก็เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในพื้นที่ FosB / ΔFosB-ir ใน DG ของหนูวิ่ง สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าข้อ จำกัด ด้านระเบียบวิธีไม่ได้ทำให้ข้อสรุปของเราอ่อนแอลง การประเมินความเป็นไปได้ที่ต่ำกว่าจะเพิ่มความน่าเชื่อถือของการค้นพบว่าการทำงานระยะยาวจะเพิ่มภูมิคุ้มกัน FosB / ΔFosBในฮิบโป
2: การเหนี่ยวนำที่สม่ำเสมอของΔFosBภายในฮิบโปแคมปัสโดยการวิ่งระยะยาว
ฮิบโปมีการไล่ระดับสีทางกายวิภาคและการทำงานตามแนวแกนยาวของมัน [26] ดังนั้นสำหรับการศึกษาภูมิคุ้มกันของ FosB / ΔFosBในส่วนหลังและหน้าท้องของฮิบโปได้ถูกวิเคราะห์แยกกัน ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าการวิ่งระยะยาวเพิ่มการแสดงออก FosB / ΔFosBอย่างสม่ำเสมอในการวัด RO hippocampal ทั้งหมด การเหนี่ยวนำที่สม่ำเสมอของ FosB / ΔFosB immunoreactivity อาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของระบบเมตาบอลิซึมที่เกี่ยวข้องกับการทำงานในระยะยาวโดยเฉพาะ อย่างไรก็ตามสิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่ามีการเพิ่มขึ้นของ immunosactivity FosB / ΔFosBเฉพาะภูมิภาคในเยื่อหุ้มสมอง ผลลัพธ์นี้ได้รับการสนับสนุนจากการค้นพบเมื่อไม่นานมานี้แสดงให้เห็นว่าการแข่งขันอย่างรุนแรงของลู่วิ่งที่วิ่งเพิ่มการไหลเวียนของเลือดในสมองในฮิบโปแคมปัส แต่ไม่ได้อยู่ในหลอดจมูก [8] นอกจากนี้ Rhodes และคณะ (2003) แสดงให้เห็นว่าวัน 7 ของวงล้อสมัครใจที่ใช้กระตุ้นการแสดงออกของ c-Fos ใน DG และ CA2 / 3 ของฮิบโปแคมปัส (CA1 ไม่ได้วัด) และในเยื่อหุ้มสมองที่มองเห็น [47] เมื่อนำมารวมกันการศึกษาเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการเหนี่ยวนำสม่ำเสมอของการแสดงออกของ FosB / ΔFosBในฮิบโปนั้นไม่ได้เป็นผลลัพธ์ที่ไม่เฉพาะเจาะจงของการทำงานระยะยาว น่าสนใจ Hawley และคณะ เมื่อเร็ว ๆ นี้รายงานว่าความเครียดที่คาดเดาไม่ได้เรื้อรังเพิ่มขึ้นการแสดงออก FosB / osFosB ในหลัง แต่ไม่ได้อยู่ในช่องท้อง, DG ของฮิบโปหนู [48] ด้วยการตรวจสอบเพิ่มเติมรูปแบบที่แตกต่างกันของการเหนี่ยวนำ FosB / ΔFosBเช่นการออกกำลังกายหรือความเครียดที่ได้รับจากการออกกำลังกายหรือความเครียดจะให้ข้อมูลเชิงลึกอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับผลกระทบที่ขึ้นอยู่กับการกระตุ้นของฮิบโป
แอนติบอดีกระทะหลัก FosB ที่ใช้ในการศึกษานี้เป็นที่รู้จักกันในการจดจำไอโซฟอร์มทั้งหมดของโปรตีน FosB จากการวิเคราะห์ blotting ตะวันตกเราพบว่าไอโซฟอร์มเดียวที่เพิ่มขึ้นในฮิปโปแคมปัสหลังจากใช้งานในระยะยาวคือไอโซฟอร์มที่ได้รับการดัดแปลงของΔFosB (35 – 37 kDa) ซึ่งเป็นไอโซฟอร์มที่เสถียรเพียงหนึ่งเดียวของ Fos11] การค้นพบนี้สอดคล้องกับงานก่อนหน้านี้ที่ใช้แอนติบอดีแพน -Fos เพื่อแสดงให้เห็นว่า 35 – 37 kDa ΔFosBเป็นโปรตีนครอบครัว Fos ที่เด่นชัดที่เกิดขึ้นในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าโดยความเครียดเรื้อรัง [44] ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของ immunoreactivity Hippocampal FosB / ΔFosBเกิดขึ้นที่นี่โดยการทำงานในระยะยาวน่าจะสะท้อนถึงระดับของΔFosB
ไม่ค่อยมีใครรู้จักเกี่ยวกับผลกระทบเฉพาะภูมิภาคของการออกกำลังกายในด้านโมเลกุลและโครงสร้างของฮิบโป อย่างไรก็ตามการศึกษาพฤติกรรมหลายอย่างบ่งชี้ว่ามีศักยภาพที่ดีสำหรับการปรับปรุงที่เกิดจากการออกกำลังกายทั้งในด้านหลังและหน้าท้อง hippocampal การออกกำลังกายได้รับการสาธิตเพื่อปรับปรุงการเรียนรู้เชิงพื้นที่และความจำ [34-38] และการประมวลผลเชิงพื้นที่และบริบทส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับฮิบโปด้านหลัง27,28] ในทางตรงกันข้ามการออกกำลังกายเป็นที่รู้จักกันเพื่อออกแรงคุณสมบัติ anxiolytic และยากล่อมประสาท [24,25,38] และการตอบสนองทางอารมณ์เหล่านี้ได้รับการควบคุมโดย ventral hippocampus [29,30] การเหนี่ยวนำที่สม่ำเสมอของΔFosBจากการวิ่งระยะยาวที่เห็นในการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงทางระบบประสาทบางรูปแบบเกิดขึ้นตลอดทั้งฮิปโปแคมปัส สิ่งนี้จะอธิบายว่าเหตุใดการออกกำลังกายจึงส่งผลต่อการทำงานของทั้งขึ้นที่ด้านหลังและด้านล่างของฮิบโปแคมปัส
3: การวิเคราะห์เฉพาะภูมิภาคของ neurogenesis ที่เกิดจากการออกกำลังกาย
การแยกการทำงานของ neurogenesis ระหว่างฮิปโปแคมปัสบริเวณด้านหลังและด้านหลังก็ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นเช่นกัน49] ในการศึกษานี้ใช้ประโยชน์จากลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเซลล์ประสาทอ่อน DCX-ir [43] เรานับจำนวนจุดตัดระหว่างเดนเวอร์ไรต์ DCX-ir และส่วนของเส้นที่ลากไปตามกึ่งกลางของ GCL การวัดนี้ไม่ได้ให้จำนวนรวมของเซลล์ประสาท DCX-ir ใน DG แต่มันเปิดใช้งานการหาปริมาณเฉพาะพื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการวิเคราะห์ความสัมพันธ์กับข้อมูลการแสดงออก FosB / ΔFosB (ดูด้านล่าง) หลังจากการทำงานในระยะยาวจำนวนของเซลล์ประสาท DCX-ir เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในหลัง แต่ไม่หน้าท้อง, DG นี่แสดงให้เห็นว่าการออกกำลังกายอาจกระตุ้น neurogenesis อย่างโดดเด่นในหลังเมื่อเทียบกับหน้าท้องส่วนของ DG อย่างไรก็ตามการศึกษาก่อนหน้านี้ได้รายงานผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันซึ่งการทำงานของระบบประสาทล้อเพิ่มขึ้นทั้งในด้านหลังและหน้าท้อง DG50,51] ในการศึกษาปัจจุบันจำนวนของการผสมข้าม DCX-ir ใน ventral DG มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อทำงานแม้ว่าขนาดตัวอย่างขนาดเล็ก (หนู 5 ต่อกลุ่ม) อาจจำกัดความสามารถในการตรวจสอบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติระหว่างกลุ่ม ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่จะแยกแยะความเป็นไปได้ที่การวิ่งของล้อด้วยความสมัครใจสามารถกระตุ้น neurogenesis หน้าท้องได้ การศึกษาที่มีรายละเอียดเพิ่มเติมจำเป็นที่จะต้องทำความเข้าใจกับความจำเพาะของภูมิภาคของ neurogenesis ที่เกิดจากการออกกำลังกายเกี่ยวกับกระบวนการหลายขั้นตอนของมัน (การเพิ่มจำนวนเซลล์ความแตกต่างการย้ายถิ่น
4: ผลกระทบการทำงานของการเหนี่ยวนำการออกกำลังกายΔFosBสำหรับการควบคุมความเป็นพลาสติก hippocampal
ในที่สุดเป็นขั้นตอนแรกในการรับรู้ผลการทำงานของการเหนี่ยวนำการออกกำลังกายΔFosBในฮิบโปแคมปัสเราตรวจสอบความสัมพันธ์ของภูมิคุ้มกัน FosB / ΔFosBกับการข้าม DCD-ir ทั้งในด้านหลังและ ventral DG และพบว่ามีความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่าง ตัวแปรสองตัว แม้ว่ากลไกที่แน่นอนซึ่งΔFosBควบคุมระบบประสาทที่เกิดจากการออกกำลังกายยังคงไม่แน่นอน แต่จากการศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่า fosBหนูที่ไม่มีค่าซึ่งไม่มี FosB, ΔFosBและΔ2ΔFosB (ทั้งหมด fosB ผลิตภัณฑ์), แสดงการขาดดุลใน neurogenesis ฐาน hippocampal, รวมถึงการลดลงของเซลล์ต้นกำเนิดเซลล์ประสาท, เพิ่มการโยกย้ายนอกมดลูกของเซลล์ประสาททารกแรกเกิด, และโครงสร้าง DG ที่ผิดปกติ [20] อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไม่ได้ถูกสังเกต fosB(d / d) หนูที่ขาด FosB แต่ไม่ใช่ΔFosB / Δ2ΔFosB ที่น่าสนใจใน fosBหนูที่ว่างเปล่าการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับ neurogenesis รวมถึง VGF ปัจจัยกระตุ้นการเจริญเติบโตของเส้นประสาท VGF สาว (prepropeptide กาลานิน) ถูกลดระดับ [20] เนื่องจาก VGF และ GAL เป็นโมเลกุลของการหลั่งข้อเสนอหนึ่งที่ถือว่าสัญญาถือว่าเซลล์ประสาทที่แสดงΔFosBอาจควบคุม neurogenesis ผ่านกิจกรรม autocrine / paracrine [20].
นอกจากนี้ควรสังเกตว่าภูมิภาคที่มีΔFosBเกิดจากการทับซ้อนกันเชิงพื้นที่กับบริเวณที่มีกิจกรรม neurogenic สูง การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่า neurogenesis ที่เกิดจากการออกกำลังกายนั้นขึ้นอยู่กับกิจกรรมขั้นต่ำ การกระตุ้นเซลล์ประสาทเป็นกุญแจสำคัญในการบำรุงรักษาและปรับปรุงระบบประสาทส่วนกลาง9] ผ่านกลไกรวมถึงการแสดงออกและการปลดปล่อยปัจจัย neurotrophic ที่มาจากสมอง (BDNF) [52,53], การดูดซึมของปัจจัยการเจริญเติบโตเหมือนอินซูลิน - 1 (IGF-1) ผ่านกำแพงเลือดสมอง [54,55] การปราบปรามของ apoptosis [56] และกฎระเบียบของการเคลื่อนไหวของยล57] ดังนั้นการศึกษาปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าการออกกำลังกายในระยะยาวทำให้เกิดการกระตุ้นของเซลล์ประสาทซ้ำซึ่งเห็นได้ชัดในการแสดงออกของΔFosBที่เพิ่มขึ้นซึ่งมีส่วนช่วยในการเพิ่มความยืดหยุ่นของพลาสติก hippocampal ผ่านกลไกหลายอย่างที่อธิบายไว้ข้างต้น
การศึกษาปัจจุบันประเมินเฉพาะ neurogenesis ที่เกิดจากการออกกำลังกายและการเชื่อมโยงกับการแสดงออก FosB / ΔFosBใน DG อย่างไรก็ตาม ForeB / ΔFosB immunoreactivity ก็เกิดขึ้นในฟิลด์ย่อย CA1 และ CA3 ในขณะที่การศึกษาเพิ่มเติมจะต้องได้รับความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับบทบาทการทำงานของการแสดงออก exerciseFosB การออกกำลังกายที่เกิดขึ้นในสาขาย่อยเหล่านี้วรรณกรรมก่อนหน้านี้มีความเป็นไปได้ กวนตุง (2011) แสดงให้เห็นว่าการระเหยเฉพาะของไคเนสที่ขึ้นกับ cyclin 5 (Cdk5) ใน CA1 หรือ CA3 เซลล์ประสาทเสี้ยมแบบเสี้ยมทำให้การรวมหรือการดึงหน่วยความจำลดลงตามลำดับ [58] ที่น่าสนใจคือ Cdk5 คือเป้าหมายปลายน้ำของΔFosB [59] และมีส่วนร่วมในการควบคุมพลาสติกซินแนปติก [60] ดังนั้นนิพจน์ indFosB ที่เกิดจากการฝึกอาจมีส่วนร่วมในการควบคุมพลาสติกซินแนปท์ผ่านการเปิดใช้งาน Cdk5 ในฟิลด์ย่อย CA1 และ CA3
สรุป
ในขณะที่การออกกำลังกายแบบเฉียบพลันเป็นที่ทราบกันดีว่าการกระตุ้นให้เกิดการแสดงออกของโปรตีนยีนต้นทันทีในฮิบโป, การศึกษาครั้งนี้ให้หลักฐานแรกว่าการออกกำลังกายเป็นประจำในระยะยาวอย่างมีนัยสำคัญทำให้เกิดการแสดงออกของΔFosB Thคือการเหนี่ยวนำที่สม่ำเสมอของΔFosBสนับสนุนความเข้าใจในปัจจุบันว่าการออกกำลังกายเป็นการแทรกแซงที่ไม่ใช่ทางเภสัชวิทยาที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถปรับปรุงการทำงานของ hippocampal ได้หลายอย่าง ร่วมกับความสัมพันธ์ที่สำคัญระหว่างการแสดงออกของ FosB / ΔFosBและ neurogenesis ข้อมูลเหล่านี้เป็นการยั่วยุและบ่งบอกถึงความจำเป็นในการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อกำหนดบทบาทของΔFosBในการไกล่เกลี่ยผลของการออกกำลังกายต่อการทำงานของ hippocampal รวมถึง neurogenesis
คำแถลงเงิน
อ้างอิง
;