Protein ty thể tiết lộ cơ chế giúp tập thể dục cải thiện trí nhớ, khả năng học tập và hoạt động vận động trong bệnh não do thiếu máu cục bộ do thiếu oxy ở mô hình chuột Phần 3

4. Vật liệu và phương pháp

4.1. Động vật và nhóm thí nghiệm

Ba mươi sáu con chuột Sprague-Dawley đã được sử dụng cho nghiên cứu này. Các con vật được duy trì ở nhiệt độ 22 ± 1◦C với chu kỳ sáng/tối là 12 giờ và được tiếp cận thức ăn và nước uống miễn phí. Các quy trình thí nghiệm được tiến hành với sự chấp thuận của Ủy ban Thể chế Đạo đức về Chăm sóc và Nghiên cứu Động vật của Đại học Zhengzhou.

Chu kỳ đen tối đề cập đến khoảng thời gian con người ngủ vào ban đêm và nó có liên quan mật thiết đến trí nhớ. Đối với hầu hết mọi người, một giấc ngủ ngon sẽ cải thiện sức khỏe thể chất và chức năng não. Đồng thời, giấc ngủ cũng liên quan đến quá trình ghi nhớ của não.

Khi chúng ta ngủ, cơ thể chúng ta bước vào các giai đoạn ngủ khác nhau, bao gồm giấc ngủ chuyển động mắt nhanh (REM) và giấc ngủ không chuyển động mắt nhanh (NREM). Các giai đoạn này đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh quá trình tích hợp thông tin và củng cố trí nhớ của não.

Hầu hết mọi người đều trải nghiệm những tác động tích cực của giấc ngủ đối với sự tập trung và trí nhớ. Nghiên cứu cho thấy giấc ngủ có thể giúp chúng ta củng cố và củng cố trí nhớ, thậm chí cải thiện khả năng học tập. Trong khi ngủ, não tích hợp thông tin mới với kiến ​​thức hiện có, từ đó nâng cao khả năng lưu trữ và sử dụng trí nhớ.

Ngược lại, thiếu ngủ có thể dẫn đến mất trí nhớ và khó khăn trong học tập. Mất ngủ kéo dài có thể gây ra nhiều vấn đề cho cơ thể và não bộ, ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày và khả năng làm việc. Vì vậy, một chiến lược ngủ đúng cách và lối sống hợp lý là rất quan trọng để duy trì trí nhớ tốt.

Nhìn chung, có một mối liên hệ giữa chu kỳ đen tối và trí nhớ. Ngủ đủ giấc có thể thúc đẩy quá trình tích hợp thông tin não và củng cố trí nhớ, trong khi rối loạn giấc ngủ lâu dài có thể ảnh hưởng đến chức năng và trí nhớ của não. Vì vậy, chúng ta nên chú ý đến chất lượng giấc ngủ trong cuộc sống hàng ngày và duy trì lối sống lành mạnh, để hỗ trợ và cải thiện hiệu quả trí nhớ cũng như khả năng học tập. Có thể thấy rằng chúng ta cần cải thiện trí nhớ và Cistanche Deserticola có thể cải thiện đáng kể trí nhớ, bởi vì Cistanche Deserticola cũng có thể điều chỉnh sự cân bằng của các chất dẫn truyền thần kinh, chẳng hạn như tăng mức độ acetylcholine và các yếu tố tăng trưởng. Những chất này rất quan trọng cho trí nhớ và học tập. Ngoài ra, Cistanche Deserticola cũng có thể cải thiện lưu lượng máu và thúc đẩy quá trình cung cấp oxy, điều này có thể đảm bảo não nhận đủ chất dinh dưỡng và năng lượng, từ đó cải thiện sức sống và sức bền của não.

Bấm biết 10 cách cải thiện trí nhớ

Mọi nỗ lực đã được thực hiện để giảm số lượng động vật và giảm thiểu sự đau khổ của động vật trong quá trình thí nghiệm. Động vật được chia ngẫu nhiên thành bốn nhóm (Hình 8). (1) HIE, NT (nhóm bệnh não do thiếu oxy-thiếu máu cục bộ không được huấn luyện tập thể dục) bao gồm các động vật được mô hình hóa bệnh não do thiếu oxy-thiếu máu cục bộ vào ngày thứ 7 sau sinh bằng cách gây mê cho chó con bằng isoflurane (cảm ứng 5%, duy trì 1,5%).

Động mạch cảnh chung bên trái sau đó được thắt vĩnh viễn và chuột con được đặt trên ghế hồi sức ấm áp trong 30 phút trước khi chúng được chuyển đến buồng thiếu oxy với dòng hỗn hợp khí thiếu oxy liên tục 92% N2 và 8% O2 trong 90 phút và sau đó. trở lại chuồng cho đến tuần thứ 10 mà không cho chúng tập bơi. (2) HIE, T (nhóm bệnh não do thiếu oxy-thiếu máu cục bộ có tập luyện) bao gồm các động vật được mô hình hóa cho bệnh não do thiếu oxy-thiếu máu cục bộ như trong (1) và được đưa trở lại chuồng cho đến tuần thứ 6 của cuộc đời và sau đó phải chịu 90 phút tập luyện. tập bơi hàng ngày trong 5 ngày với 2 ngày nghỉ mỗi tuần trong 4 tuần, (3) SHAM, NT (nhóm đối chứng) bao gồm những động vật không được điều trị nhưng sống một cuộc sống bình thường trong lồng từ ngày thứ 1 đến tuần thứ 10 sau khi sinh mà không được điều trị huấn luyện tập thể dục, và (4) SHAM, T bao gồm các động vật không được điều trị nhưng sống một cuộc sống bình thường trong chuồng từ ngày sau sinh đến 6 tuần, sau đó chúng được tập bơi trong 4 tuần.

Não động vật từ các nhóm khác nhau sau đó được thu hoạch và chuẩn bị cho quá trình làm mờ vết rạn phía tây (hồi hải mã và vỏ não) và miễn dịch huỳnh quang (vỏ não vận động).

4.2. Mô hình bài tập

Động vật được nuôi dưỡng bằng thức ăn và nước uống tùy thích và được duy trì theo 12-chu kỳ sáng/tối. Chúng được chia thành hai nhóm: động vật ít vận động (HIE, NT vàSHAM, NT) và động vật tập thể dục (HIE, T và SHAM, T). Các động vật tập thể dục đã được huấn luyện tập thể dục bơi lội sau tuần thứ 6 sau sinh trong 4 tuần; họ được cho tập bơi 5 ngày một tuần với 2 ngày nghỉ. Mỗi buổi bơi kéo dài 90 phút. Bể được lấp đầy đến độ sâu 50 cm để ngăn động vật chạm vào đáy bể.

Các con vật được phép bơi tự do, không cần mang thêm bất kỳ tải trọng nào và được kích thích nhẹ nhàng trong quá trình bơi. Chuột được lau khô cẩn thận sau khi tập thể dục và đưa trở lại chuồng.

4.3. Dọc theo chiều dọc! Kiểm tra động cơ cực

Lần lượt các con vật trong mỗi nhóm được đặt ngửa trên một cột có phủ băng vải (đường kính 3,0 cm và dài 150 cm), được giữ ở tư thế nằm ngang, sau đó dần dần được nâng lên một vị trí vị trí thẳng đứng và thời gian chuột ở trên cột được ghi lại tối đa là 2 phút (120 giây). Trong thử nghiệm này, con vật bị suy giảm khả năng phối hợp vận động và giữ thăng bằng sẽ rơi khỏi cột.

4.4. Thử nghiệm mê cung nước Morris (MWM)

Chuột (10 tuần tuổi) đã phải chịu MWM sau khi trải qua 4 tuần huấn luyện tập thể dục (SHAM, 'T và HlE, T). Tất cả dữ liệu mê cung nước được ghi lại bằng hệ thống theo dõi video Panjab SMART (Công ty TNHH Công nghệ sinh học Panlab Howo (Thượng Hải)) (Thượng Hải, Trung Quốc). MWM được sử dụng như mô tả của l32]. Tóm lại, chuột sử dụng các tín hiệu thị giác được đặt ở rìa bể bơi để đến một bệ ẩn và thoát khỏi mặt nước. Việc học được đánh giá trong 7 ngày. Trước khi đánh giá khả năng học tập, chuột được đưa vào hồ chứa nước trong và nền có thể nhìn thấy được. Trong quá trình huấn luyện, những con chuột được cho các bài tập bơi thử để làm quen với nhiệm vụ.

Trong giai đoạn học, chuột được bôi thuốc nhuộm đen để dễ dàng theo dõi video và nền tảng được nhấn chìm. Mỗi con chuột phải trải qua bốn thử nghiệm từ các điểm xuất phát (góc phần tư) khác nhau. Độ trễ hoặc thời gian cần thiết để tiếp cận nền tảng được Hệ thống theo dõi video Panlab SMART ghi lại hàng ngày. Vào ngày cuối cùng của thí nghiệm, bệ đã được gỡ bỏ và mỗi con chuột được đưa trở lại vào nước, số lần các con vật đi qua vị trí của bệ ẩn trong góc phần tư trước đó chứa bệ (góc phần tư mục tiêu) đã được ghi lại.

4.5. Phương Tây làm mờ

Sáu con chuột được chọn ngẫu nhiên từ mỗi nhóm cho thí nghiệm về mức độ protein. Protein được chiết xuất từ ​​​​vùng hải mã và vỏ não và được đồng nhất hóa trong thuốc thử của RIPA (CW2333S, CoWin Bioscatics, Cambridge, MA, USA) và tách thành protein hạt nhân và tế bào chất. Nồng độ protein được xác định bằng cách sử dụng xét nghiệm bicinchoninicaxit (BCA) (CW0014S, CoWin Bioscatics, Cambridge, MA, USA) và tổng cộng 20 g protein được phân tách bằng điện di trên gel SDS-PAGE phổ quát (CFAS AnyKD PAGE) # PE008, Công ty TNHH Công nghệ Dược phẩm Sinh học Zhonghui Hecai, Thiểm Tây, Trung Quốc.

Sau đó, protein được chuyển vào màng polyvinylidene fluoride, (PVDF)(R1CB12934, Merck Millipore Ltd., (Burlington, MA, USA). Các màng này bị chặn trong 2 giờ với albumin huyết thanh bò 5% (BSA) (# A8020, Solarbio Life Sciences , Bắc Kinh, Trung Quốc) ở nhiệt độ phòng và được ủ với các kháng thể chính sau đây của Công nghệ Tín hiệu Tế bào (Danvers, MA, USA): AIF (D39D2, 1:1000), Cytochrome C (136F3, 1:1000), caspase đã phân tách{{ 13}} (Asp175, 1:1000), Smac/Diablo (D553R, 1:1000) và OPA1 (D7C1A,1:1000).

GAPDH từ Servicebio, Vũ Hán, Trung Quốc (GB11002, 1:2000) và H3 từ Proteintech (17168-1-AP, 1:1000) ở 4 ◦C qua đêm, sau đó là kháng thể thứ cấp liên hợp HRP SA00001-2 từ Proteintect (1:5000) ủ trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng. Các dải protein được hiển thị bằng bộ phát quang hóa nâng cao #KF005 từ Affinity Bioscatics và được chụp ảnh bằng hệ thống Phân tích hình ảnh sinh học (Đại học Zhengzhou, Zhengzhou, Trung Quốc). Tỷ lệ cường độ dải protein so với GAPDH (protein tế bào chất) và H3 (protein hạt nhân) làm tham chiếu bên trong được xác định bằng ImageJ.

4.6. Miễn dịch huỳnh quang

Các lát mô não {{0}}µm được thu được bằng cách sử dụng máy cắt vi thể đông lạnh (Leica, Đức) để phát hiện miễn dịch huỳnh quang. Các phiến kính bị chặn trong 2 giờ bằng PBS với huyết thanh bò bào thai 10%, (#A8020, Solarbio Life Sciences, Bắc Kinh, Trung Quốc) và 0,3% Triton ×-100, Amresco 0694, Biosharp, Estonia ở nhiệt độ phòng, sau đó được ủ với các kháng thể chính từ Công nghệ Tín hiệu Tế bào (Danvers, MA, USA): anti-AIF, D39D2 (pha loãng 1:400), anti-Cytochrome C, 136F3 (pha loãng 1:200), caspase chống phân cắt-3 , Asp175(độ pha loãng 1:400), anti-Smac/Diablo, D553R (độ pha loãng 1:200) và anti-OPA1, D7C1A(độ pha loãng 1:400) qua đêm ở 4 ◦C.

Sau đó, các phiến kính được rửa 3 lần, mỗi lần kéo dài 10 phút trong PBS, sau đó được ủ với các kháng thể thứ cấp (ab150077 từ Abcam, Cơ sở y sinh Cambridge, Cambridge, Vương quốc Anh) trong 2 giờ ở nhiệt độ phòng trong bóng tối.DAPI,#C0065 từ Solarbio Life Sciences, Bắc Kinh, Trung Quốc (1:100PBS) được thêm vào trong 5 phút và đổ ra, rửa trong PBS 3 lần, mỗi lần kéo dài 5 phút, sấy khô, thêm chất chống dập tắt (#P0126, Công nghệ sinh học Beyotime, Thượng Hải, Trung Quốc), thủy tinh các phiến kính được cố định trên các phiến kính và các mẫu được bảo quản ở −20 ◦C trong 2 giờ và được chụp ảnh bằng kính hiển vi. Hình ảnh mô được chụp bằng kính hiển vi huỳnh quang đồng tiêu (Ni-U942877, Nikon, Tokyo, Nhật Bản) và các hình ảnh đại diện cho các protein trong vỏ não vận động sau đó được định lượng bằng FIJI-ImageJ như được mô tả trong [33].

4.7. Phân tích thống kê

GraphPad Prism phiên bản 8.0.0 dành cho Windows (GraphPad Software, San Diego, CA, USA) đã được sử dụng cho tất cả các phân tích. ANOVA một chiều theo sau là các bài kiểm tra hậu kỳ của Dunnett, tương ứng, được sử dụng để đo lường ý nghĩa thống kê. Kết quả được trình bày dưới dạng trung bình ± SEM và p < 0,05 được coi là có ý nghĩa thống kê.

5. Kết Luận

Nghiên cứu này chứng minh rằng tập thể dục bơi lội đã cải thiện hoạt động vận động, trí nhớ và khả năng học tập liên quan đến HIE bằng cách ngăn chặn quá trình tự hủy của ty thể thông qua đường dẫn tín hiệu Cyto.C/cleaved caspase-3 và AIF. Ngoài ra, can thiệp bằng bài tập bơi lội đã được chứng minh là giúp ổn định màng ty thể và tiềm năng màng như được mô tả bằng sự đảo ngược của Smac/Diablo và OPA1 ở chuột mắc HIE. Do đó, đây là nền tảng hấp dẫn và khả thi cho nghiên cứu bổ sung nhằm giải mã nhiều con đường phân tử hơn có thể được vận dụng để quản lý hiệu quả HIE và những thiếu hụt phát sinh. Trong khi nghiên cứu này đã chứng minh thành công vai trò của việc tập thể dục trong việc đảo ngược những thiếu hụt về cấu trúc và chức năng trong ty thể gây ra bởi HIE, nó không sử dụng hết tất cả các phương pháp có thể để thiết lập cách thức ổn định các tế bào ty thể; điều này rất quan trọng cho nghiên cứu trong tương lai về chủ đề này.

Đóng góp của tác giả: Khái niệm hóa, FG, FP, YW và CC; quản lý dữ liệu, FG, FP, YW,HL và JF; phân tích chính thức, FG, HL và CC; mua lại tài trợ, CC; điều tra, FG, FP, YW, HL và JF; phương pháp luận, FG, FP, YW và CC; quản lý dự án, FG, YW và CC; tài nguyên, CC; phần mềm, FG, FP, JF và CC; giám sát, CC; xác nhận, FG, FP, YW, HL và CC; trực quan hóa, FG, FP, YW, HL và JF; viết–bản thảo gốc, FG, và YW; viết–xem xét và chỉnh sửa FG và HL Tất cả các tác giả đã đọc và đồng ý với phiên bản đã xuất bản của bản thảo.

Tài trợ: Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Dự án Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ của Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hà Nam (Số tài trợ 212102310217) và một khoản tài trợ từ Quỹ của Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc (Số tài trợ 81401015).

Tuyên bố của Ủy ban Đánh giá Thể chế: Nghiên cứu được thực hiện theo hướng dẫn của Ủy ban Chăm sóc Động vật Nghiên cứu của Đại học Zhengzhou; ZZUIRB2022-32.

Tuyên bố đồng ý sau khi được thông báo: Không áp dụng.

Tuyên bố về tính sẵn có của dữ liệu: Không áp dụng.

Xung đột lợi ích: Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.

Người giới thiệu

1. Lý, B.; Conception, K.; Mạnh, X.; Zhang, L. Tương tác não-miễn dịch trong chấn thương não do thiếu oxy-thiếu máu cục bộ chu sinh. Ăn xin. Neurobiol.2017, 159, 50–68. [Tham khảo chéo]

2. Douglas-Escobar, M.; Weiss, MD Bệnh não thiếu oxy-thiếu máu cục bộ: Đánh giá dành cho bác sĩ lâm sàng. JAMA Pediatr. 2015, 169, 397–403.[CrossRef] [PubMed]

3. Đen, RE; Cousens, S.; Johnson, HL; Bãi cỏ, J.; Rudan, tôi.; Bassani, D.; Jha, P.; Campbell, H.; Walker, CF; Cibulskis, R.; et al.Các nguyên nhân toàn cầu, khu vực và quốc gia gây tử vong ở trẻ em năm 2008: Phân tích có hệ thống. Lancet 2010, 375, 1969–1987. [Tham khảo chéo]

4. Juul, SE; Ferriero, Chiến lược bảo vệ thần kinh bằng dược lý của DM trong chấn thương não ở trẻ sơ sinh. Phòng khám. Perinatol. 2014, 41, 119–131.[CrossRef]

5. Chu, C.; Rodriguez, JI; Lý, T.; Xu, Y.; Sun, Y. Vai trò của yếu tố gây ra apoptosis trong chấn thương não do thiếu oxy-thiếu máu cục bộ chu sinh. Thần kinhRegen. Res. 2021, 16, 205–213. [CrossRef] [PubMed]

6. Bài hát, S.-H.; Jee, Y.-S.; Ko, I.-G.; Lee, S.-W.; Sim, Y.-J.; Kim, D.-Y.; Lee, S.-J.; Cho, YS Bài tập trên máy chạy bộ và bài tập bằng bánh xe cải thiện chức năng vận động bằng cách ngăn chặn sự chết tế bào thần kinh theo chương trình ở chuột bị viêm não. J. Bài tập. Phục hồi. 2018, 14, 911–919.[CrossRef]

7. Kelly, M.; Darrah, J. Bài tập dưới nước cho trẻ bại não. Dev. Med. Đứa trẻ. Thần kinh. 2005, 47, 838–842. [Tham khảo chéo]

8. Müller, P.; Duderstadt, Y.; Lessmann, V.; Müller, NG Lactate và BDNF: Các chất trung gian chính của sự dẻo dai thần kinh do tập thể dục?J. Phòng khám. Med. 2020, 9, 1136. [Tham khảo chéo]

9. Intlekofer, KA; Cotman, CW Tập thể dục chống lại sự suy giảm chức năng hồi hải mã trong quá trình lão hóa và bệnh Alzheimer. Neurobiol.Dis. 2013; trên báo chí. [Tham khảo chéo]

10. Thực, C.; Ferreira, A.; Chaves-Kirsten, G.; Torrão, A.; Pires, R.; Sự phong tỏa thụ thể Britto, L. BDNF cản trở tác dụng có lợi của việc tập thể dục trên mô hình chuột mắc bệnh Parkinson. Khoa học thần kinh 2013, 237, 118–129. [Tham khảo chéo]

For more information:1950477648nn@gmail.com