Efecto del enriquecimiento ambiental sobre la microbiota intestinal de ratas sometidas a una lesión cerebral traumática pediátrica

Abstract

Exposure of rats to environmental enrichment (EE) has been found to promote cognitive recovery following a pediatric traumatic brain injury (TBI). Previous studies have shown that both TBI and EE independently modify gut microbiota composition. Thus, it has been proposed that gut microbiota might play a crucial role in the mechanisms underlying the beneficial effects of EE. To investigate this hypothesis, post-natal day 21 (PND 21) male Sprague-Dawley rats underwent either a controlled cortical impact (2.5 mm impact at 4 m/s) or sham surgery. They were then randomly assigned to standard (STD) or EE housing conditions at different co-housing settings and allowed to recover for 14 days. Cognitive performance was evaluated in the Morris water maze test (MWM) on PND 35-40. After behavioral testing, rats were sacrificed for assessment of microglial morphology by IBA1 immunostaining and caecal content extraction. Gut microbial DNA was sequenced and alfa and beta diversity as well as relative abundance were analyzed. Results showed that TBI+STD rats exhibited cognitive impairments in the MWM. Animals underwent to EE with no SHAM cohabitants had a significatively better performance than TBI+STD animals. TBI increased microglial activation in the ipsilateral hippocampal hilus subregion and cortex. EE also increased percentage of activated IBA1+ cells in CA1 in TBI animals, while in cortex it was reduced in animals co-housed with non-injured mates.

Se ha demostrado que la exposición al enriquecimiento ambiental (EE) en ratas promueve la recuperación cognitiva después de una lesión cerebral traumática pediátrica (TBI). Investigaciones previas indican que tanto la TBI como el EE modifican la composición de la microbiota intestinal de manera independiente. Por esto, se ha propuesto que la microbiota podría jugar un papel crucial en los mecanismos subyacentes a los efectos benéficos del EE. Para probar esta hipótesis, se sometió a ratas macho de la cepa Sprague-Dawley a un impacto cortical controlado (impacto de 2,5 mm a 4 m/s) o permanecieron como controles (SHAM) al día 21 posnatal (PND 21). Luego, fueron asignadas aleatoriamente a condiciones de alojamiento estándar (STD) o EE con diferentes escenarios de cohabitación y se les dejó recuperar durante 14 días. El desempeño cognitivo se evaluó en la prueba del laberinto acuático de Morris (MWM) al PND 35-40. Después de las pruebas de conducta, las ratas se sacrificaron para evaluar la morfología microglial mediante una inmunotinción con IBA1 y se les extrajo el contenido cecal. Se secuenció el ADN microbiano intestinal y se analizó la diversidad alfa y beta, así como la abundancia relativa. Los resultados mostraron que las ratas TBI+STD presentaron un déficit cognitivo en el MWM. El desempeño del grupo TBI+EE no fue diferente al de los animales SHAM, pero tampoco al del grupo TBI+STD. Los animales sometidos a EE sin contacto con animales SHAM tuvieron un desempeño significativamente mejor que el de los animales TBI+STD. La TBI aumentó la activación microglial en la subregión hilus del hipocampo y en la corteza ipsilateral. El EE también aumentó el porcentaje de células IBA1+ activadas en CA1 en animales con TBI, mientras que se redujo en la corteza en animales en cohabitación con SHAM.