Effect of titanium dioxide nanoparticles on the stereological parameters of the dentate gyrus and the morphology of granular hippocampal neurons in mice / Efecto de las nanopartículas de dióxido de titanio sobre los parámetros estereológicos del giro dentado y morfología de las neuronas granulares del hipocampo en ratones

SUMMARY: This study aims to investigate the Effects of Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) on the stereological parameters in the dentate gyrus and the morphology of granular hippocampal neurons in adult mice. Adult male mice (n=20, weight average: 45 g) were randomly divided into four groups including: group receiving saline (controls), low-dose (LD) 2.5 mg/kg TiO TiO2 NPs, medium-dose (MD) 5 mg/kg TiO2 NPs and high-dose (HD) 10 mg/kg TiO2 NPs, daily using gavage for 35 days. To estimate the volume of the hippocampus, dentate gyrus, and sub-layers of dentate gyrus the Cavalieri principle was used. The physical dissector was used to determine the numerical density of dentate gyrus granular cells. For analyzing the morphology of dentate gyrus granular cells the qualitative Golgi staining was used. Our data showed that the total volume of the hippocampus, dentate gyrus and its sublayers including molecular, granular and polymorph in TiO2 treated mice decreased significantly compared to the control group. Moreover, the total number and numerical density of dentate gyrus granular sub layer cells showed a significant reduction in all three experimental groups compared to the control group. The granular cells of the dentate gyrus had shorter dendritic length and decreased dendritic branches in the TiO2-treated in comparison with the control mice. These data can justify the disorders related to memory, learning and hippocampus neurons damages due to using of TiO2 NPs.

RESUMEN: En este estudio se analizaron los efectos de las nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2 NP) sobre los parámetros estereológicos en el giro dentado y la morfología de las neuronas granulares del hipocampo en ratones adultos. Se dividieron aleatoriamente ratones machos adultos (n = 20, promedio de peso: 45 g) en cuatro grupos: grupo que recibió solución salina (controles), dosis baja (LD) 2,5 mg/kg NP de TiO2, dosis media (MD) 5 mg/kg de NP de TiO2 y dosis altas (HD) de 10 mg/kg de NP de TiO2, por vía utilizando sonda durante 35 días. Para estimar el volumen del hipocampo, el giro dentado y las subcapas del giro dentado se utilizó el principio de Cavalieri. Se utilizó el disector físico para determinar la densidad numérica de las células granulares del giro dentado. Para analizar la morfología de las células granulares del giro dentado se usó la tinción cualitativa de Golgi. Nuestros datos mostraron que el volumen total del hipocampo, el giro dentado y sus subcapas, incluyendo la molecular, granular y polimorfos, en ratones tratados con TiO2, disminuyó significativamente en comparación con el grupo de control. Además, el número total y la densidad numérica de las células de la subcapa granular del giro dentado mostró una reducción significativa en los tres grupos experimentales en comparación con el grupo control. Las células granulares del giro dentado tenían una longitud dendrítica menor y ramas dendríticas disminuidas en los ratones tratados con TiO2 en comparación con los ratones del grupo control. Estos datos pueden justificar los trastornos relacionados con la memoria, el aprendizaje y los daños en las neuronas del hipocampo debido al uso de NP de TiO2.

The effect of intermittent fasting diet on the hippocampus of adult male mouse after inducing demyelination by ethidium bromide injection / Efecto de la dieta de ayuno intermitente en el hipocampo de ratón macho adulto después de inducir la desmielinización por inyección de bromuro de etidio

Intermittent fasting diet (IF) as a restrictive regimen prevents neural degeneration and stimulates overexpression of various neurotropic factors in the hippocampus of animal models. This study evaluates the potential effect of the IF in the prevention of learning and memory dysfunction and improving the alterations in the number and volume of neurons in an ethidium bromide (EB) induced mouse model of demyelination.Mice were randomly assigned into N group (Normal Diet and normal saline injection), F group (IF and normal saline injection), EBN group (Normal Diet and EB injection), EBF group (IF and EB injection). The hidden platform test was carried out based on path length, escape latency and swim speeds of mice. Stereological studies were determined by the Cavalieri and the Optical Dissector technique. Maintenance of mice on the IF results in significantly decreased the body weight and biochemical parameters, increased total number of neurons and volume of the hippocampus, and improved learning and memory parameters of adult male mice. However, IF in EBF group did not show as excellently as F group. The EBF group displayed significantly spatial memory improvement than that in EBN group. There were no statistically significant differences between EBF and EBN groups in stereological and learning parameters, though the EBF group displayed faster escape latencies, and swam faster and shorter path lengths than the EBN group in these parameters. Therefore as a conclusion, The IF fairly improved some adverse effects of EB in experimental demyelination models.

La dieta de ayuno intermitente (AI) como régimen restrictivo, previene la degeneración neural y la estimación de la presencia de diversos factores neurotrópicos en el hipocampo de modelos animales. Este estudio evalúa el efecto potencial de la AI en la prevención del aprendizaje y la disfunción de la memoria y mejora las alteraciones en el número y el volumen de las neuronas en un modelo de desmielinización, en ratón, inducido con bromuro de etidio (BE). Los ratones se asignaron al azar en el grupo N (dieta normal e inyección salina normal), Grupo A (AI e inyección salina normal), Grupo BEN (dieta normal e inyección BE), Grupo EBF (inyección AI y BE). La prueba de la plataforma oculta se llevó a cabo en función de la longitud del trayecto, la latencia de escape y la velocidad de nado de los ratones. Los estudios estereológicos fueron determinados por la técnica de Cavalieri y la técnica del disector óptico. En el grupo AI disminuyeron significativamente el peso corporal de los ratones, los parámetros bioquímicos, el número total de neuronas y el volumen del hipocampo, y los parámetros de aprendizaje y la memoria de los ratones machos adultos. Sin embargo, el grupo AI en BEF no se mostró tan bien como el grupo A. El grupo EBF mostró una mejora en la memoria espacial significativamente mayor que la del grupo BEN. No hubo diferencias estadísticamente significativas entre los grupos A, BE y BEN en los parámetros estereológicos y de aprendizaje, aunque el grupo EBF mostró latencias de escape más rápidas, y nado en las rutas más rápidas y más cortas que el grupo BEN en estos parámetros. Por lo tanto, como conclusión, el grupo AI mejoró bastante algunos efectos adversos de la BE en los modelos de desmielinización experimental.