بررسی اثرات محیط غنی شده بر یادگیری ، حافظه و بیان ژن فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز (BDNF) در تشکیلات هیپوکمپ موش های صحرایی بالغ به دنبال انسداد رسپتور گاما آمینوبوتریک اسید (GABA) در دوران اولیه زندگی

Persian Abstract

سابقه و هدف: گاماآمینو بوتیریک اسید (GABA) یک انتقال دهنده عصبی مهار ی مهم در مغز بالغ است. در دوره رشد اولیه، به روشی تحریکی عمل می کند که بر بسیاری از فرآیندهای تکثیر، مهاجرت و تمایز سلول های عصبی تأثیر می گذارد. شواهد قبلی نشان می دهد که دستکاری عملکرد سیستم گاباارژیک با فعال سازی یا انسداد گیرنده های آن در طی دوره های رشد منجر به ناهنجاری رفتاری و شناختی در بزرگسالی می شود. همچنین مطالعات قبلی نشان داده است که قرار گرفتن در معرض محیط غنی شده (EE) ، انعطاف پذیری سیناپسی، نوروژنزیس و القای فاکتور نوروتروفیک مشتق از مغز(BDNF) ، عملکردهای شناختی را در مناطق مختلف مغز در مدل های حیوانی آزمایشگاهی بهبود می بخشد. هدف: بنابراین ، ما اثرات قرار گیری در معرض EE بدنبال انسداد گیرنده های GABA-A توسط بیکوکولین بر عملکرد شناختی و سطح فاکتورهای نوروتروفیک مغز هیپوکامپ و قشر پره فرونتال (PFC) در بزرگسالی را بررسی کردیم. مواد و روشها: در این مطالعه 8 گروه 8 تایی از رتها مورد مطالعه قرار گرفتند . گروههای مورد مطالعه شامل: کنترل، سه گروه درمان با بیکوکولین ) که بیکوکولین با با دوزهای 300و 150 ، 75 میکروگرم بر کیلوگرم دریافت کردند) ، گروه EE و سه گروهی که به دنبال درمان با بیکوکولین در محیط غنی شده قرار گرفتند(Bic75+EE, Bic150+EE .و( Bic300+EE طی این مطالعه ، نوزادان در روزهای 7 ، 9 و 11 پس از تولد تحت درمان با بیکوکولین (75، 150 و 300 میکروگرم بر کیلوگرم) همراه با DMSO قرار گرفتند و پس از آن ، در روز بیست و یکم بعد از تولد از شیر گرفته و در EE نگهداری شدند. این گروهها در روزهای 70-61 تحت آزمایش های یادگیری و حافظه (یادگیری و حافظه اجتنابی غیر فعال و حافظه تشخیص شی جدید) قرار گرفتند. پس از پایان آزمایش های رفتاری ، موش ها تحت بیهوشی عمیق یوتانایز شده(مرگ بدون درد) و هیپوکامپ و قشر پره فرونتال (PFC) برای ارزیابی بیان ژن BDNF برداشته شد. نتایج: نتایج ما نشان داد که تجویز بیکوکولین در نوزادان در بالاترین دوز باعث افزایش حافظه اجتنابی غیر فعال و سطح BDNF هیپوکامپ می شود. در همین حال ، این دارو با دوز کم این نوع حافظه را مختل کرده و سطح BDNF قشر پره فرونتال را افزایش می دهد. علاوه بر این ، بیکوکولین با دوزهای کم و متوسط حافظه تشخیص شی جدید را نیز مختل می کند. قرار گرفتن در معرض EE اختلال شناختی ناشی از انسداد گیرنده های GABA-A را جبران می کند. زندگی در محیط غنی شده به دنبال انسداد گیرنده های گابا با دوز متوسط بیکوکولین باعث افزایش BDNF در هیپوکمپ و PFCمی شود. همچنین زندگی در شرایط محیط غنی شده یک مداخله غیر دارویی است که باعث افزایش این فاکتور رشد در هیپوکمپ موش های سالم هم شد. نتیجه گیری: این یافته ها این تصور را تأیید کردند که گیرنده های GABA-A در طول دوره رشد برای برنامه ریزی فنوتیپ های عصبی رفتاری در زندگی بزرگسالان مهم هستند. علاوه بر این، قرار گرفتن در معرض EE در طول دوره رشد می‌تواند اختلالات شناختی و رفتاری ناشی ازمصرف آنتاگونیست‌های GABA را بازیابی کند

Title

The effect of environmental enrichment on learning , memory and the brain-derived neurotrophic factor gene expression in the hippocampal formation of adult rats following gamma amino butyric acid receptor blockade in early life

English Abstract

Background: Gamma-aminobutyric acid (GABA) is an important inhibitory neurotransmitter in the mature brain. At an early developmental period, it acts in an excitatory manner that influences many processes of proliferation, migration, and differentiation of the neurons. Previous evidence indicated that manipulation of the GABAergic system function by activation or blockade of its receptors during developmental periods leads to behavioral and cognitive abnormality in adulthood. Previous studies also demonstrated that an enriched environment (EE) exposure improves cognitive functions, synaptic plasticity, neurogenesis, and induction of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in multiple brain regions of laboratory animal models. Aim: Therefore, we examined the effects of EE exposure following neonatal blockade of GABA-A receptors by bicuculline on cognitive function and hippocampal and prefrontal cortex (PFC) brain-derived neurotrophic factors level (BDNF) in adulthood. Material and Methods: In this study, 8 groups of rats (n=8) were studied. The study groups included: control, three bicuculline treatment groups (in which rats received bicuculline with doses of 75, 150, and 300 µg/kg), EE group, and three groups that exposed to EE following bicuculline treatment (Bic75 + EE, Bic150 + EE, Bic300 + EE). As a result, neonatal rats were treated with either bicuculline (75,150, and 300 µg/kg) or DMSO on postnatal days 7,9, and 11 and after that, they were weaned in PND21 and housed in EE. These groups underwent the learning and memory tests (passive avoidance learning and memory) in postnatal days (PNDs) 61-70. After the ending of the behavioral tests, the rats were sacrificed under deep anesthesia and the hippocampi and prefrontal cortex (PFC) of the brain were removed for assessing the BDNF mRNA expression. Results: Our results indicated that neonatal administration of bicuculline at the highest dose increased passive avoidance memory and hippocampal BDNF level. Meanwhile, this drug at a low dose impaired this type of memory and increased PFC BDNF level. In addition, bicuculline with low and moderate doses impaired novel object recognition memory. Exposure to EE compensated the cognitive and behavioral impairment induced by developmental GABA-A receptor blockade. Housing in an enriched environment following the blockade of GABA receptors with a moderate dose of bicuculline increased BDNF level in the hippocampus and PFC. Living in an enriched situation is a non-pharmacological intervention that increased this neurotrophic factor in the hippocampus of healthy rats. Conclusions: Taken together, these findings confirmed the notion that GABA-A receptors during the developmental period are important for programming neurobehavioral phenotypes in adult life. In addition, EE exposure during the developmental period can restore cognitive and behavioral impairments induced by GABA antagonists.

Document Downloads