Effects of caloric restriction on brain aging and cognitive decline : behavioral and biochemical analysis / Divka Inge Rojic Becker ; co-directed by Margarita Martí Nicolovius, Marta Portero Tresserra.
Rojic Becker, Divka Inge, autor.
Portero Tresserra, Marta, supervisor acadèmic.
Martí Nicolovius, Margarita, supervisor acadèmic.
Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Neurociències.

Imprint: [Barcelona] : Universitat Autònoma de Barcelona, 2018.
Description: 1 recurs en línia (175 pàgines)
Abstract: La restricción calórica (RC), definida como la reducción en la ingesta calórica sin causar desnutrición, ha demostrado ser una buena intervención para ralentizar el envejecimiento y aumentar la esperanza de vida. Sin embargo, los beneficios de la RC en los procesos cognitivos durante el envejecimiento han sido poco estudiados. Por esta razón, el principal objetivo de esta tesis fue determinar si el uso de la RC a lo largo de la vida puede ralentizar el deterioro cognitivo en el aprendizaje y en la memoria a corto y largo plazo, y además, modificar la expresión de diferentes parámetros moleculares en el cerebro durante el envejecimiento. Para lograrlo, se llevaron a cabo pruebas en ratas macho Wistar envejecidas (24-27 meses) alimentadas en condiciones de disminución del 30% de la ingesta desde el cuarto mes de edad, comparadas con ratas envejecidas (24-27 meses) y jóvenes (3-4 meses) alimentadas Ad libitum. Tareas conductuales: Para analizar el aprendizaje y la memoria se utilizó el laberinto acuático de Morris (MWM), la discriminación simple de olores (ODT) y la memoria de reconocimiento de objetos en un laberinto de Y. Asimismo, para verificar si variables emocionales, motoras y olfativas podían haber afectado los resultados, se utilizó el campo abierto (OF), laberinto elevado (EPM) y el test de percepción olfativa. Tareas bioquímicas: Se evaluó el estado general de salud de los animales a través de los niveles plasmáticos de triglicéridos, colesterol, fosfatasa alcalina (ALP), calcio, glucosa y hormonas como insulina, leptina, corticosterona y factor de crecimiento insulínico 1 (IGF-1). También, se cuantificaron los niveles de transmisión monoaminérgica mediante cromatografía liquida de alta eficacia (HPLC) y se analizó la transmisión glutamatérgica (niveles de receptores ionotrópicos NMDA y AMPA, tirosina hidroxilasa, triptófano hidroxilasa) y sinaptofisina, una proteína relacionada con la plasticidad sináptica, mediante Western Blot (WB). Los principales resultados de esta tesis doctoral demostraron que la RC ralentiza el proceso de envejecimiento en la memoria a largo plazo con el MWM y en la memoria a corto plazo mediante la prueba de laberinto en Y. En contra, los resultados del ODT indicaron que los animales bajo RC no mejoraron los niveles de memoria a largo plazo en tareas reforzadas con comida, ya que esta puede aumentar la capacidad de respuesta a la recompensa y la motivación hacia el rendimiento en animales ya alimentariamente restringidos. Además, la RC mejoró los procesos bioquímicos subyacentes ya que revirtió la disminución de receptores AMPA y de monoaminas en el hipocampo, aunque no se presentaron diferencias entre los niveles de SYP o receptores NMDA, lo que indica que la RC no hizo efecto sobre estas proteínas. También se comprobó que la RC no afectó la locomoción ni causó mayor ansiedad que el propio proceso de envejecimiento analizado con OF y EPM. En general, los animales con RC presentaron un buen estado de salud, sin desnutrición, igual que el grupo control, tal y como indican los niveles de ALP y leptina. Por el contrario, no se encontraron cambios en los niveles de corticosterona, insulina, glucosa e IFG-1 entre los dos grupos de animales envejecidos cuyos niveles siguieron el patrón típico del envejecimiento. En conclusión, la RC puede ser una buena intervención para desacelerar el declive cognitivo relacionado con la edad, aunque la intervención no fue efectiva en tareas con refuerzo alimentario. Además, la intervención dietética mejoró algunos de los parámetros bioquímicos o mantuvo niveles equiparables al proceso de envejecimiento en sí en otros.
Abstract: Caloric restriction (CR) is defined as the reduction of caloric intake, without causing malnutrition. This intervention has been shown to be capable of slowing down the progression of age-related diseases, as well as increasing animals' lifespan. However, the potential benefits of CR for cognitive processes during aging have been scarcely studied. Therefore, the main objective of the present study was to determine whether administering a CR protocol through lifespan may counteract age-induced cognitive impairment seen in short-term and long-term memory tasks, as well as modify the expression of different molecular parameters in the brain. In order to achieve this objective, we evaluated the differences in memory task performance, as well as biochemical parameters, between three groups of animals: 1. Old male Wistar rats (24-27 months) on a 30% CR diet. 2. Old (24-27 months) rats fed Ad libitum. 3. Young control rats (3-4 months) also fed Ad libitum) Behavioral tasks: In order to test learning and memory, a Morris water maze (MWM), an odor discrimination task (ODT) and an object recognition memory task in a Y maze, were carried out. To evaluate whether emotional, motor or olfactory variables affected the outcome, an open field (OF), an elevated maze (EPM) and an olfactory perception test were administered. Biochemical tasks: In order to analyze the general health of the animals, blood plasma levels of triglycerides, cholesterol, alkaline phosphatase (ALP), calcium, glucose and hormones such as insulin, leptin, corticosterone and insulin-like growth factor 1 (IGF-1) were measured. In addition, in order to quantify changes in monoaminergic transmission, levels of dopamine, noradrenaline, serotonin and their metabolites were obtained from the hippocampus, striatum and frontal cortex, and analyzed using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Furthermore, in order to explore changes in glutamatergic transmission, levels of ionotropic NMDA and AMPA receptors, tyrosine hydroxylase, tryptophan hydroxylase and synaptophysin, a synaptic plasticity protein, were obtained from the same brain areas by Western Blot (WB). The main results of this doctoral thesis indicate that CR reduces the negative effects of aging on both short-term and long-term memory, as shown by the results obtained in the object recognition task in the Y maze and in the MWM, respectively. In contrast, the results of the ODT indicate that that CR animals' performance did not improve in the long-term memory retention of an olfactory food-reinforced task, since abstaining can increase responsivity to food reward as well as the motivation to perform. Additionally, CR also enhanced the underlying biochemical processes, since it lessened the age-related diminution of AMPAr and monoaminergic levels in the HPC. However, no differences in SYP or NMDAr levels were found between groups, indicating that CR did not affect those proteins. Furthermore, results obtained in OF and EPM reveal that the nutritional intervention does not modify locomotion or anxiety levels any differently than the aging process itself. In general, CR animals were in good health with no signs of malnutrition, as demonstrated by them having the same levels of ALP and leptin in CR as their younger counterparts. Additionally, no differences in plasma levels of hormones, such as corticosterone, insulin, glucose and IFG-1 were found between Ad Libitum aged animals and the CR group, which presented typical old-age levels. In conclusion, CR can be considered to be an effective intervention to slow down age-related cognitive decline, as indicated in this doctoral thesis. However, the intervention is not effective in cognitive tasks that involve food reinforcement. In addition, said dietary intervention improved some of the biochemical parameters, or at least maintained expected levels for animals in their old-age.
Note: Tesi. Doctorat. Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Neurociències. 2018.
Rights: L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: Creative Commons
Language: Anglès.
Document: Tesis i dissertacions electròniques. ; doctoralThesis ; publishedVersion
Subject: Cervell ; Envelliment ; Bioquímica analítica ; Memòria ; Aspectes fisiològics
ISBN: 9788449080500

Adreça alternativa: https://hdl.handle.net/10803/663819


Available from: 2019-06-21

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Research literature > Doctoral theses

 Record created 2019-01-28, last modified 2019-02-15



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