Environmental Enrichment Improved Learning and Memory, Increased Telencephalic Cell Proliferation, and Induced Differential Gene Expression in Colossoma macropomum .

Autor:	Pereira PDC; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., Henrique EP; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., Porfírio DM; Laboratório de Investigação em Neurodegeneração e Infecção, Instituto de Ciências Biológicas, Hospital Universitário João de Barros Barreto, Universidade Federal do Pará, Belém, Brazil., Crispim CCS; ICA - Instituto Ciências Agrárias, Universidade Federal Rural da Amazônia, Capitão Poço, Brazil., Campos MTB; Laboratório de Investigação em Neurodegeneração e Infecção, Instituto de Ciências Biológicas, Hospital Universitário João de Barros Barreto, Universidade Federal do Pará, Belém, Brazil., de Oliveira RM; Laboratório de Investigação em Neurodegeneração e Infecção, Instituto de Ciências Biológicas, Hospital Universitário João de Barros Barreto, Universidade Federal do Pará, Belém, Brazil., Silva IMS; Laboratório de Investigação em Neurodegeneração e Infecção, Instituto de Ciências Biológicas, Hospital Universitário João de Barros Barreto, Universidade Federal do Pará, Belém, Brazil., Guerreiro LCF; Laboratório de Investigação em Neurodegeneração e Infecção, Instituto de Ciências Biológicas, Hospital Universitário João de Barros Barreto, Universidade Federal do Pará, Belém, Brazil., da Silva TWP; Laboratório de Investigação em Neurodegeneração e Infecção, Instituto de Ciências Biológicas, Hospital Universitário João de Barros Barreto, Universidade Federal do Pará, Belém, Brazil., da Silva AJF; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., Rosa JBDS; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., de Azevedo DLF; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., Lima CGC; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., Castro de Abreu C; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., Filho CS; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., Diniz DLWP; Laboratório de Fisiologia Ambiental Aplicada, Universidade Federal do Oeste do Pará, Oriximiná, Brazil., Magalhães NGM; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., Guerreiro-Diniz C; Laboratório de Biologia Molecular e Neuroecologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará, Bragança, Brazil., Diniz CWP; Laboratório de Investigação em Neurodegeneração e Infecção, Instituto de Ciências Biológicas, Hospital Universitário João de Barros Barreto, Universidade Federal do Pará, Belém, Brazil., Diniz DG; Laboratório de Investigação em Neurodegeneração e Infecção, Instituto de Ciências Biológicas, Hospital Universitário João de Barros Barreto, Universidade Federal do Pará, Belém, Brazil.; Laboratório de Microscopia Eletrônica, Instituto Evandro Chagas, Belém, Brazil.
Jazyk:	angličtina
Zdroj:	Frontiers in pharmacology [Front Pharmacol] 2020 Jun 12; Vol. 11, pp. 840. Date of Electronic Publication: 2020 Jun 12 (Print Publication: 2020).
DOI:	10.3389/fphar.2020.00840
Abstrakt:	Fish use spatial cognition based on allocentric cues to navigate, but little is known about how environmental enrichment (EE) affects learning and memory in correlation with hematological changes or gene expression in the fish brain. Here we investigated these questions in Colossoma macropomum (Teleostei). Fish were housed for 192 days in either EE or in an impoverished environment (IE) aquarium. EE contained toys, natural plants, and a 12-h/day water stream for voluntary exercise, whereas IE had no toys, plants, or water stream. A third plus maze aquarium was used for spatial and object recognition tests. Compared with IE, the EE fish showed greater learning rates, body length, and body weight. After behavioral tests, whole brain tissue was taken, stored in RNA-later, and then homogenized for DNA sequencing after conversion of isolated RNA. To compare read mapping and gene expression profiles across libraries for neurotranscriptome differential expression, we mapped back RNA-seq reads to the C. macropomum de novo assembled transcriptome. The results showed significant differential behavior, cell counts and gene expression in EE and IE individuals. As compared with IE, we found a greater number of cells in the telencephalon of individuals maintained in EE but no significant difference in the tectum opticum, suggesting differential plasticity in these areas. A total of 107,669 transcripts were found that ultimately yielded 64 differentially expressed transcripts between IE and EE brains. Another group of adult fish growing in aquaculture conditions were either subjected to exercise using running water flow or maintained sedentary. Flow cytometry analysis of peripheral blood showed a significantly higher density of lymphocytes, and platelets but no significant differences in erythrocytes and granulocytes. Thus, under the influence of contrasting environments, our findings showed differential changes at the behavioral, cellular, and molecular levels. We propose that the differential expression of selected transcripts, number of telencephalic cell counts, learning and memory performance, and selective hematological cell changes may be part of Teleostei adaptive physiological responses triggered by EE visuospatial and somatomotor stimulation. Our findings suggest abundant differential gene expression changes depending on environment and provide a basis for exploring gene regulation mechanisms under EE in C. macropomum . (Copyright © 2020 Pereira, Henrique, Porfírio, Crispim, Campos, de Oliveira, Silva, Guerreiro, da Silva, da Silva, Rosa, de Azevedo, Lima, Castro de Abreu, Filho, Diniz, Magalhães, Guerreiro-Diniz, Diniz and Diniz.)
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