Advanced

Functional Recovery after Experimental Stroke in Mice- Involvement of Enriched Environment, BDNF and Cell Genesis

Nygren, Josefine LU (2006)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Stroke (slaganfall) orsakas av en propp i hjärnan eller av en hjärnblödning, som hindrar blodflödet till hjärnan. Eftersom hjärnan är beroende av konstant tillförsel av syre och glykos från blodet för sin funktion, leder en blockering av blodflödet till hjärnskador. Stroke är den tredje vanligaste dödsorsaken i västvärlden och den vanligatse orsaken till handikapp hos vuxna. Vanligt är att man får någon form av rörelse (motoriska) handikapp, så som halvsidig förlamning. Hjärnan är anpassningsbar och efter en stroke sker en spontan förbättring. Mer än hälften av de stroke-drabbade patienter är ett halvår efter insjuknandet funktionellt oberoende och klarar sig själva. Trots att det sker en spontan... (More)
Popular Abstract in Swedish

Stroke (slaganfall) orsakas av en propp i hjärnan eller av en hjärnblödning, som hindrar blodflödet till hjärnan. Eftersom hjärnan är beroende av konstant tillförsel av syre och glykos från blodet för sin funktion, leder en blockering av blodflödet till hjärnskador. Stroke är den tredje vanligaste dödsorsaken i västvärlden och den vanligatse orsaken till handikapp hos vuxna. Vanligt är att man får någon form av rörelse (motoriska) handikapp, så som halvsidig förlamning. Hjärnan är anpassningsbar och efter en stroke sker en spontan förbättring. Mer än hälften av de stroke-drabbade patienter är ett halvår efter insjuknandet funktionellt oberoende och klarar sig själva. Trots att det sker en spontan återhämtning finns det mycket man kan göra för att ytterligare förbättra hjärnans läkning efter en stroke. Det finns bland annat tydliga bevis på att den miljön i vilken patienten vistas kan påverkar återhämtningen.



Den här avhandligen visar att möss som utsätts för en experimentell stroke och sedan vistas tre timmar om dagen i en stor lekbur får en förbättrad motorik. I lekburen stimuleras musens olika sinnen genom den sociala miljön, inlärningsmoment och fysisk aktivitet, medan kontrolldjuren vistas i en mindre bur utan leksaker och med färre individer. Det krävs minst 4 veckors vistelse i den berikade miljön, för att den motoriska förbättringen som erhållits skall bibehållas.



Det har tidigare visats att vissa gener som är viktiga för hjärnans formbarhet minskar (nedregleras) hos råttor som exponeras för en stimulerande miljö efter experimentell stroke. Orsaken till denna nedreglering är okänd men avhandlingen visar att nedreglering av genuttryck sker även hos möss. Eftersom möss kan manipuleras genetiskt och därmed helt sakna en viss gen studerade vi betydelsen av nedregleringen av en tillväxtfaktor (BDNF) som normalt stöder och stimulerar nervcellers överlevand och utveckling. Denna faktor är nedreglerad hos råttor som har vistats i en lekbur efter en stroke i jämförelse med råttor som vistats i vanliga burar. Vi visar att möss med halverad uttrycksnivå av BDNF har en bättre motorisk funktion än sina syskon med normala nivåer av BDNF. Efter behandling i lekburar fick alla en förbättrad motorik, men minnesinlärningen var samma i alla möss oavsett genetisk bakgrund.



Det sker en konstant nybildning av hjärnceller hos både människa och gnagare, en nybildning som stimuleras vid en hjärnskada. I möss har även en stimulerande miljö en posititiv effekt på nybildning av hjärnceller. Vi studerade miljöns påverkan på nybildandet av celler efter en stroke och visar att möss med stroke från standard burar hade en ökad nybildning av celler, medan möss som vistas tre timmar om dagen i en lekbur efter en stroke hade samma antal nybildade hjärnceller som djur utan skada. Vi fann även att de nybildade cellerna vandrade ut i den skadade hjärnvävnaden, men att i möss som exponerats för en stimulerande miljö var denna utvandringen signifikant mindre uttalad än hos mössen från vanliga burar.



Sammanfattningsvis beskriver avhandlingen en modell för studier av funktionell återhämtning efter stroke i mus, som tillåter snabbare, billigare analyser och tillåter studier av olika geners betydelse för funktionsåterhämtningen. Vidare visar studierna att den berikade miljön ökar inflödet av relevant motorisk och sensorisk information till de neuronala nätverken som är under ombyggnad i de intakta delarna av hjärnan. Detta leder till att signalering och processer som kan ha negativt inflytande på den funktionella återhämtningen undertrycks vilket effektiviserar etableringen av nya funktionella nervbanor. (Less)
Abstract
Stroke is caused by an obstruction of blood flow to a part of the brain, resulting in brain damage. Stroke is the third most common cause of death in the industrialized world, and the primary cause of adult-onset disability. There is a spontaneous recovery of function after stroke but several factors, such as the environment can influence the speed and extent of this recovery. This thesis deals with functional recovery after an experimental stroke in mice and how the surrounding environment can influence on such recovery. Housing mice in an enriched environment, with both physical and social stimulation, results in an improved motor function after focal ischemia. However stimulation must maintain for at least a month for stable recovery.... (More)
Stroke is caused by an obstruction of blood flow to a part of the brain, resulting in brain damage. Stroke is the third most common cause of death in the industrialized world, and the primary cause of adult-onset disability. There is a spontaneous recovery of function after stroke but several factors, such as the environment can influence the speed and extent of this recovery. This thesis deals with functional recovery after an experimental stroke in mice and how the surrounding environment can influence on such recovery. Housing mice in an enriched environment, with both physical and social stimulation, results in an improved motor function after focal ischemia. However stimulation must maintain for at least a month for stable recovery. The enriched environment affects gene expression as well as cell genesis in the brain.



We show that a low endogenous level of BDNF leads to an improved motor function after stroke, similar to the improvement caused by exposure to the enriched environment. It has previously been shown that housing post-ischemic animals in a stimulating environment leads to a downregulation of the neurotrophic factor BDNF, indicating that a low level of BDNF is beneficial for motor function after stroke.



In general this thesis shows that the effect of enriched environment on motor function after an experimental stroke is different to the affected pathways stimulated by the environment in the intact brain. Both the gene expression of NGFI-A and vimentin is downregulated after exposure to an enriched environment after stroke, as well as a downregulation of the level of cell genesis and cell migration to the striatum. The thesis suggests that the enriched environment appears to provide relevant sensori-motor input to the neuronal networks during the recovery phase, structuring gene expression and depressing redundant cell genesis, leading to an improved motor function in mice. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Professor Olsson, Tommy, Umeå Universitet
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
neuropsykologi, neurofysiologi, neurophysiology, Neurologi, Neurology, neuropsychology, functional recovery, focal ischemia, cell genesis, BDNF, enriched environment, mice
pages
105 pages
publisher
Laboratory for Experimental Brain Research, Lund University
defense location
Segerfalksalen Wallenbergs Neuroscience Centre Lund Sweden
defense date
2006-03-24 09:00
ISSN
1652-8220
ISBN
91-85481-56-4
language
English
LU publication?
yes
id
625aa315-70a3-4ad9-b117-a54b6a18d532 (old id 546371)
date added to LUP
2007-09-17 10:52:26
date last changed
2018-11-21 20:43:22
@phdthesis{625aa315-70a3-4ad9-b117-a54b6a18d532,
  abstract     = {Stroke is caused by an obstruction of blood flow to a part of the brain, resulting in brain damage. Stroke is the third most common cause of death in the industrialized world, and the primary cause of adult-onset disability. There is a spontaneous recovery of function after stroke but several factors, such as the environment can influence the speed and extent of this recovery. This thesis deals with functional recovery after an experimental stroke in mice and how the surrounding environment can influence on such recovery. Housing mice in an enriched environment, with both physical and social stimulation, results in an improved motor function after focal ischemia. However stimulation must maintain for at least a month for stable recovery. The enriched environment affects gene expression as well as cell genesis in the brain.<br/><br>
<br/><br>
We show that a low endogenous level of BDNF leads to an improved motor function after stroke, similar to the improvement caused by exposure to the enriched environment. It has previously been shown that housing post-ischemic animals in a stimulating environment leads to a downregulation of the neurotrophic factor BDNF, indicating that a low level of BDNF is beneficial for motor function after stroke.<br/><br>
<br/><br>
In general this thesis shows that the effect of enriched environment on motor function after an experimental stroke is different to the affected pathways stimulated by the environment in the intact brain. Both the gene expression of NGFI-A and vimentin is downregulated after exposure to an enriched environment after stroke, as well as a downregulation of the level of cell genesis and cell migration to the striatum. The thesis suggests that the enriched environment appears to provide relevant sensori-motor input to the neuronal networks during the recovery phase, structuring gene expression and depressing redundant cell genesis, leading to an improved motor function in mice.},
  author       = {Nygren, Josefine},
  isbn         = {91-85481-56-4},
  issn         = {1652-8220},
  keyword      = {neuropsykologi,neurofysiologi,neurophysiology,Neurologi,Neurology,neuropsychology,functional recovery,focal ischemia,cell genesis,BDNF,enriched environment,mice},
  language     = {eng},
  pages        = {105},
  publisher    = {Laboratory for Experimental Brain Research, Lund University},
  school       = {Lund University},
  title        = {Functional Recovery after Experimental Stroke in Mice- Involvement of Enriched Environment, BDNF and Cell Genesis},
  year         = {2006},
}