Enriched environment alleviates post-stroke cognitive impairment through enhancing α7-nAChR expression in rats / Ambiente enriquecido alivia o comprometimento cognitivo pós-AVC em ratos por meio do aumento da expressão de α7-nAChR

ABSTRACT

ABSTRACT Background: Enriched environment (EE) is a simple and effective intervention to improve cognitive function in post-stroke cognitive impairment (PSCI), partly due to the rebalancing of the cholinergic signaling pathway in the hippocampus. α7-nicotinic acetylcholine receptor (α7-nAChR) is a cholinergic receptor whose activation inhibits inflammation and promotes the recovery of neurological function in PSCI patients. However, it is still unclear whether EE can regulate α7-nAChR and activate the cholinergic anti-inflammatory pathway (CAP) in PSCI. Objective: To investigate the effects of EE on cognitive impairment, and the role of α7-nAChR in PSCI. Methods: A PSCI rat model was induced by middle cerebral artery occlusion and reperfusion (MCAO/R) and were reared in standard environment (SE) or EE for 28d, control group with sham surgery. Cognitive function was determined by Morris water maze test. The long-term potentiation (LTP) was assessed by Electrophysiology. Histopathological methods were used to determine infarct volume, α7-nAChR expression and the cytokines and cholinergic proteins expression. Results: Compared with SE group, rats in EE group had better cognitive function, higher expression of α7-nAChR positive neurons in hippocampal CA1 region. In addition, EE attenuated unfavorable changes induced by MCAO/R in cytokines and cholinergic proteins, and also enhanced LTP promoted by nicotine and attenuated by α-BGT; but showed no significantly difference in infarct volume. Conclusions: EE markedly improves cognitive impairment and enhances neuroplasticity in PSCI rats, which may be closely related to enhancement of α7-nAChR expression.

RESUMO

RESUMO Introdução: O ambiente enriquecido (AE) é uma intervenção simples e eficaz para melhorar a função cognitiva no comprometimento cognitivo pós-AVC, em parte devido ao reequilíbrio da via de sinalização colinérgica no hipocampo. O receptor nicotínico α7 de acetilcolina (α7-nAChR) é um receptor colinérgico cuja ativação inibe inflamação e promove a recuperação da função neurológica em pacientes com comprometimento cognitivo pós-AVC. No entanto, ainda não está claro se o AE pode regular α7-nAChR e ativar a via anti-inflamatória colinérgica (VAC) em comprometimento cognitivo pós-AVC. Objetivo: Investigar os efeitos do AE no comprometimento cognitivo e o papel do α7-nAChR no comprometimento cognitivo pós-AVC. Métodos: Modelo de comprometimento cognitivo pós-AVC foi induzido em ratos por oclusão e reperfusão da artéria cerebral média (MCAO/R), que foram criados em ambiente padrão (AP) ou em AE por 28d; grupo controle com cirurgia simulada. A função cognitiva foi determinada pelo teste do labirinto aquático de Morris. A potenciação de longo prazo (PLP) foi avaliada por eletrofisiologia. Métodos histopatológicos foram usados para determinar o volume do infarto, a expressão de α7-nAChR e a expressão de citocinas e proteínas colinérgicas. Resultados: Em comparação com o grupo AP, os ratos do grupo AE tiveram melhor função cognitiva, com maior expressão de neurônios positivos para α7-nAChR na região CA1 do hipocampo. Além disso, o AE atenuou alterações desfavoráveis induzidas por MCAO/R em citocinas e proteínas colinérgicas, e também aumentou a PLP promovida pela nicotina e atenuada por α-BGT, mas não mostrou nenhuma diferença significativa no volume do infarto. Conclusão: O AE melhora acentuadamente o comprometimento cognitivo e aumenta a neuroplasticidade em ratos com comprometimento cognitivo pós-AVC, o que pode estar intimamente relacionado ao aumento da expressão de α7-nAChR.